热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响 被引量：19

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作者 蔡雨升 吉海宾 +1 位作者 雷家峰 杨锐 《钛工业进展》 CAS 北大核心 2020年第1期9-16,共8页

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α... 研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。 展开更多

关键词 激光选区熔化 TC4钛合金 热处理 显微组织 力学性能

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低高温双重热处理对激光选区熔化TC4钛合金断裂韧性影响 被引量：7

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作者 李玉海 左柏强 +4 位作者 蔡雨升 姜沐池 任德春 吉海宾 雷家峰 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1864-1872,共9页

研究了低高温双重热处理对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形TC4钛合金组织特征及断裂韧性的影响。结果表明:低温退火成形态合金横截面显微组织表现为大量针状马氏体α′相和β相,纵截面表现为沿成形方向生长的柱状晶,晶... 研究了低高温双重热处理对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形TC4钛合金组织特征及断裂韧性的影响。结果表明:低温退火成形态合金横截面显微组织表现为大量针状马氏体α′相和β相,纵截面表现为沿成形方向生长的柱状晶,晶内针状马氏体α′相板条与成形方向的夹角约成45°。热处理后,针状α′相转变为板条α相,形成α+β的板条组织。随着热处理温度的升高,α片层逐渐粗化,裂纹扩展路径曲折程度增加,断裂韧性由成形态的43.1 MPa·m^(1/2),逐渐提高至109 MPa·m^(1/2)。 展开更多

关键词 激光选区熔化成形 TC4钛合金 热处理 断裂韧性

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激光选区熔化成形工艺对TA15钛合金内部缺陷与力学性能的影响 被引量：1

3

作者 雷波 朱幼宇 +6 位作者 姜沐池 杨兴远 刘意 蔡雨升 吉海宾 雷家峰 任德春 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1227-1239,共13页

利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形技术制备TA15钛合金,通过光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和室温拉伸等研究了激光功率和扫描速度对SLM成形TA15钛合金内部缺陷与力... 利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形技术制备TA15钛合金,通过光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和室温拉伸等研究了激光功率和扫描速度对SLM成形TA15钛合金内部缺陷与力学性能的影响规律。结果表明:在低激光功率(100~125 W)、高扫描速率(1200~1600 mm/s)区域,激光能量密度较低,合金内部缺陷主要为不规则形状的缺陷;在高激光功率(150~200 W)、低扫描速度(800~1000 mm/s)区域,激光能量密度过高,合金内部缺陷主要为规则球形缺陷。规则球形缺陷的存在会导致合金塑性显著降低、对强度影响较弱;而不规则未熔合缺陷的存在会显著降低合金强度和伸长率。TA15钛合金的最佳工艺参数:激光功率为200 W、激光扫描速度为1600 mm/s时,成形合金拉伸强度为(1291±4.2)MPa,断裂伸长率为(8.5±0.5)%。 展开更多

关键词 激光选区熔化 TA15钛合金 缺陷类型 力学性能

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激光扫描速度对Ti-Ni形状记忆合金影响规律研究 被引量：4

4

作者 姜沐池 任德春 +4 位作者 赵晓彧 蔡雨升 吉海宾 雷家峰 杨锐 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1455-1463,共9页

采用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形技术制备Ti-Ni形状记忆合金,利用OM、SEM、XRD和室温压缩等研究SLM增材制造参数改变对成形合金内部缺陷、熔池形貌、相变行为及力学性能等影响规律。结果表明,在SLM其它打印参数保... 采用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形技术制备Ti-Ni形状记忆合金,利用OM、SEM、XRD和室温压缩等研究SLM增材制造参数改变对成形合金内部缺陷、熔池形貌、相变行为及力学性能等影响规律。结果表明,在SLM其它打印参数保持不变的情况下,随激光扫描速度增加成形合金内部缺陷形貌由近规则球形转变为不规则形状;逐行扫描熔池形貌宽度减小且连续性下降;随激光扫描速度增加富Ni基Ti-Ni形状记忆合金相组成含量发生改变,B2奥氏体相含量增加,B19’马氏体相含量减少;成形富Ni基Ti-Ni形状记忆合金相变温度随激光扫描速度增加先降低后升高,但升降温相变过程中均为单一相变峰;当扫描速度为900mm/s时成形富Ni基Ti-Ni形状记忆合金相对密度达到98.5%,内部缺陷含量较少且处于缺陷类型转变范围内,同时试样的最大抗压强度为3120MPa,对应压缩应变为41%,具有较好的综合性能,为最佳打印参数。 展开更多

关键词 TI-NI形状记忆合金 增材制造 扫描速度 缺陷类型 力学性能

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TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究 被引量：3

5

作者 杨兴远 姜沐池 +4 位作者 任德春 蔡雨升 吉海宾 雷家峰 杨锐 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4125-4132,共8页

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象,在变形温度920、950、980、1010℃及应变速率0.01、0.1、1、10 s^(-1)的条件下进行热变形试验,研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。结果表明:TC4钛合金扩散... 以TC4钛合金扩散连接区为研究对象,在变形温度920、950、980、1010℃及应变速率0.01、0.1、1、10 s^(-1)的条件下进行热变形试验,研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。结果表明:TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征,流变应力随变形温度的升高而降低,随变形速率的提高而增大;高温变形后扩散连接界面消失,随变形温度的升高,等轴α相的体积分数减少,同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现,且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低;当变形温度达到1010℃时,出现马氏体α′相;以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础,建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图,确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950℃,变形速率为0.01~0.1 s^(-1)。 展开更多

关键词 TC4钛合金 扩散连接 高温变形 本构方程 热加工图

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激光增材制造高温合金原位增强钛合金复合材料的组织与力学性能

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作者 朱幼宇 任德春 +6 位作者 雷波 姜沐池 杨兴远 刘意 蔡雨升 吉海宾 雷家峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期33-43,共11页

采用激光选区熔化成形(selective laser melting,SLM)技术制备TCGH(TC4+GH4169)复合材料,探究TCGH钛合金复合材料的最佳成形工艺参数,并研究沉积态试样和热处理试样的显微组织与力学性能。结果表明:TCGH钛合金复合材料的最佳工艺参数为... 采用激光选区熔化成形(selective laser melting,SLM)技术制备TCGH(TC4+GH4169)复合材料,探究TCGH钛合金复合材料的最佳成形工艺参数,并研究沉积态试样和热处理试样的显微组织与力学性能。结果表明:TCGH钛合金复合材料的最佳工艺参数为扫描速率900 mm/s、激光功率150 W,致密度达到99.5%以上。GH4169粉末的添加改变了TC4钛合金材料的固态相变行为,沉积态组织呈现明显高温凝固特征,使得逐行扫描搭接和逐层扫描堆积成形特征变得明显,沿打印方向原始粗大柱状β晶粒尺寸明显减小,复合材料抗拉强度提升。与沉积态试样相比,950℃热处理后,试样显微组织转变为近等轴组织,同时随着热处理温度上升,第二相的回溶导致复合材料的固溶强化作用占主导地位,使得复合材料抗拉强度和塑性均得到提升。 展开更多

关键词 激光选区熔化 TC4复合材料 GH4169 热处理

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硼含量对激光熔覆沉积TC4钛合金显微组织与力学性能影响 被引量：3

7

作者 姜沐池 任德春 +4 位作者 蔡雨升 赵晓彧 吉海宾 雷家峰 杨锐 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3777-3784,共8页

基于航空航天领域对高比强度、耐高温以及耐磨损钛合金材料的迫切需求,采用激光熔覆沉积(laser cladding deposition,LCD)技术制备出含硼(B)的TC4钛合金复合材料,并研究了B元素含量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着B元素含... 基于航空航天领域对高比强度、耐高温以及耐磨损钛合金材料的迫切需求,采用激光熔覆沉积(laser cladding deposition,LCD)技术制备出含硼(B)的TC4钛合金复合材料,并研究了B元素含量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着B元素含量增加,可以显著降低LCD成形TC4钛合金的晶粒尺寸,其晶粒尺寸从1294μm降低至28.6μm,在硼元素作用下也逐渐弱化了LCD技术导致的柱状晶现象;当B含量较低时,TC4钛合金LCD成形过程中生成的TiB主要在原始β晶界处富集,随着B元素含量增加,针状TiB逐渐在晶粒内部析出。在LCD成形TC4钛合金复合材料性能方面,随着B含量增加,合金的硬度与强度也逐渐增大,显微硬度(HV)从3067.4 MPa增大至3512.8 MPa,抗拉强度由848 MPa增加至1119.5 MPa,提升了32.02%。 展开更多

关键词 激光熔覆沉积 TC4钛合金 显微组织 力学性能

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人工植入缺陷对增材制造TC4钛合金性能的影响规律 被引量：1

8

作者 王继航 蔡雨升 +4 位作者 姜沐池 任德春 吉海宾 雷家峰 肖旋 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第5期668-675,共8页

采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)的增材制造成形技术制备内含人工设计缺陷的TC4钛合金样品,研究了预埋缺陷的尺寸、位置对成形合金室温拉伸性能的影响规律。结果表明:由于SLM成形过程人工植入缺陷内包含的合金粉末无法... 采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)的增材制造成形技术制备内含人工设计缺陷的TC4钛合金样品,研究了预埋缺陷的尺寸、位置对成形合金室温拉伸性能的影响规律。结果表明:由于SLM成形过程人工植入缺陷内包含的合金粉末无法排出热处理后在孔洞缺陷表面烧结,导致缺陷实际尺寸较设计尺寸略小。当预埋缺陷直径小于0.7 mm时,合金抗拉强度基本保持不变,试样均从非预埋缺陷区断裂;当预埋缺陷直径超过0.7 mm后,抗拉强度随缺陷尺寸增大而显著降低,试样均从预埋缺陷区断裂。合金延伸率受缺陷的影响较为显著,随着缺陷尺寸的增大,延伸率整体呈现逐渐降低的趋势,当缺陷尺寸超过0.7 mm后,延伸率急剧降低,缺陷尺寸超过0.9 mm后,延伸率在2%~4%范围内波动。缺陷尺寸超过0.7 mm后,缺陷尺寸是影响增材制造合金强度和延伸率的主导因素。 展开更多

关键词 激光选区熔化 TC4钛合金 孔洞缺陷 力学性能

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激光选区熔化成形高温钛合金组织与力学性能研究

9

作者 刘意 蔡雨升 +4 位作者 姜沐池 任德春 吉海宾 雷家峰 肖旋 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期78-84,89,共8页

采用激光选区熔化(SLM)技术作为高温钛合金成形工艺,研究了热处理温度对SLM成形高温钛合金组织、力学性能的影响规律。实验结果表明,随着输入激光能量的增加,成形合金内部的缺陷由不规则的未熔合缺陷转变为规则的球形孔洞缺陷,最优成形... 采用激光选区熔化(SLM)技术作为高温钛合金成形工艺,研究了热处理温度对SLM成形高温钛合金组织、力学性能的影响规律。实验结果表明,随着输入激光能量的增加,成形合金内部的缺陷由不规则的未熔合缺陷转变为规则的球形孔洞缺陷,最优成形工艺参数如下:激光功率190 W、扫描速度560 mm/s、铺粉厚度0.03 mm和扫描间距0.06 mm。当热处理温度低于相变点时,合金表现为由板条α和β残余组织组成的网篮组织,且随着温度升高,合金显微组织中的板条α含量减少,其长宽比降低,部分板条α相逐渐球化;当热处理温度高于相变点时,合金中的网篮组织转变为魏氏组织。随着热处理温度的升高,合金的抗拉强度基本不变,屈服强度有所上升,塑性呈先降后升的趋势。995℃×2 h/AC热处理合金获得最佳的强度-塑性匹配,抗拉强度为972 MPa,屈服强度为774.5 MPa,延伸率为16%。 展开更多

关键词 激光选区熔化 高温钛合金 成形 热处理 显微组织 缺陷 力学性能

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锻造变形对扩散连接TC4钛合金的影响

10

作者 杨兴远 蔡雨升 +4 位作者 姜沐池 任德春 吉海宾 雷家峰 肖旋 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第4期527-535,共9页

本文开展了TC4钛合金棒材扩散连接及锻造工艺实验,研究了锻造变形量对扩散连接界面显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,采用950℃、140 MPa、4 h的扩散连接工艺,TC4钛合金连接界面实现了冶金结合,合金强度达到母材强度的95%以上,... 本文开展了TC4钛合金棒材扩散连接及锻造工艺实验,研究了锻造变形量对扩散连接界面显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,采用950℃、140 MPa、4 h的扩散连接工艺,TC4钛合金连接界面实现了冶金结合,合金强度达到母材强度的95%以上,延伸率为7%,合金在扩散区发生脆性断裂。扩散连接的TC4钛合金经过高温锻造后,扩散连接界面完全消失,显微组织由等轴α相、次生α相与少量的β相组成;随着锻造变形量的增加,等轴α相的尺寸逐渐降低、次生α相体积分数增大,合金强度呈现升高趋势;当变形量为40%时,等轴α相和次生α相含量达到较优匹配度,抗拉强度达到950 MPa,延伸率达到17.5%,锻造后合金的断裂方式转变为韧性断裂。 展开更多

关键词 TC4钛合金 扩散连接 锻造变形量 界面组织 力学性能

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化学腐蚀工艺对激光选区熔化成形TC4钛合金表面粗糙度的影响 被引量：1

11

作者 蔡雨升 韩洪智 +2 位作者 任德春 吉海宾 雷家峰 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期435-442,共8页

采用化学腐蚀技术解决激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形钛合金表面黏附粉末导致表面粗糙的问题,系统研究了腐蚀溶液成分及工艺参数对SLM成形TC4钛合金表面粗糙度的影响。研究结果表明,腐蚀液的成分配比与腐蚀时间是主要... 采用化学腐蚀技术解决激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形钛合金表面黏附粉末导致表面粗糙的问题,系统研究了腐蚀溶液成分及工艺参数对SLM成形TC4钛合金表面粗糙度的影响。研究结果表明,腐蚀液的成分配比与腐蚀时间是主要的影响因素,随着HF/HNO_(3)体积比的减小,样品表面粗糙度降低效果减弱。当HF/HNO_(3)=1/4时,随着腐蚀时间的增加,样品表面粗糙度显著降低,但当腐蚀时间过长时会造成对基体的损伤。当HF:HNO_(3)体积比=1:4,腐蚀时间为9 min时,样品表面粗糙度为2.52μm,同时腐蚀处理过程对样品的尺寸影响较小(降低0.12 mm),此时达到一个最佳状态。 展开更多

关键词 金属材料 激光选区熔化 TC4钛合金 化学腐蚀 表面粗糙度

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激光选区熔化成形TA7钛合金各向异性分析

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作者 杨兴远 魏红伟 +6 位作者 张静 王继航 姜沐池 刘意 任德春 蔡雨升 吉海宾 《火箭推进》 CAS 2023年第4期99-105,共7页

采用激光选区熔化成形技术(selective laser melting,SLM)制备了不同成形角度的TA7钛合金,分析了成形角度以及热处理对成形合金显微组织、织构及力学性能的影响。结果表明:由于SLM成形技术凝固较快的特点,导致成形TA7钛合金的显微组织... 采用激光选区熔化成形技术(selective laser melting,SLM)制备了不同成形角度的TA7钛合金,分析了成形角度以及热处理对成形合金显微组织、织构及力学性能的影响。结果表明:由于SLM成形技术凝固较快的特点,导致成形TA7钛合金的显微组织受成形角度影响较为显著,为平行于成形方向的柱状β晶粒,晶内均为快速凝固形成的生成α′马氏体;成形合金存在<0001>织构,成形角度为30°时,<0001>织构的取向密度指数达到最高的15.05,Schmid因子为4.35;在显微组织与织构差异的影响下,成形合金的性能具有显著的各向异性,随着成形角度的增加,合金的强度逐渐升高,塑性呈现降低的趋势;经过热处理后,合金的显微组织转变为等轴晶,织构显著弱化,合金的力学性能实现了各向同性。基于上述研究,采用激光选区熔化成形技术可成形具有复杂流道结构的TA7钛合金级间壳体构件。 展开更多

关键词 激光选区熔化 TA7钛合金 织构 各向异性 热处理

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电子束快速成形TC18钛合金的显微组织与硬度的关系 被引量：1

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作者 蔡雨升 金光 +1 位作者 锁红波 刘建荣 《航空制造技术》 北大核心 2014年第19期81-85,共5页

研究了电子束快速成形TC18钛合金（简称KTC18）3种典型退火制度下显微组织演化规律及与显微硬度的关系。结果表明,在700~830oC单一退火条件下,合金相组成为初生α相与亚稳β相,随着温度升高,初生α相体积分数减少,基体显微硬度变化较小... 研究了电子束快速成形TC18钛合金（简称KTC18）3种典型退火制度下显微组织演化规律及与显微硬度的关系。结果表明,在700~830oC单一退火条件下,合金相组成为初生α相与亚稳β相,随着温度升高,初生α相体积分数减少,基体显微硬度变化较小;在双重退火条件下,500~650oC之间低温退火过程中会析出细小、编织排列的条状α相,可显著提高基体硬度,随着低温退火温度升高,α析出相粗化且数量变少,导致基体硬度降低;三重退火条件下,高温炉冷和中温退火过程中会产生粗大的竹叶状一次α相,其数量随中温退火温度升高而减少,对显微硬度影响较小。低温退火析出的细小、弥散α相对KTC18显微硬度影响最大,其数量和尺寸取决于其他类型α相的数量和低温退火制度。 展开更多

关键词 电子束快速成形 TC18 显微组织 显微硬度

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微束等离子弧熔化沉积TiAl/Ti_2AlNb梯度材料的组织与相变

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作者 蔡雨升 刘仁慈 +2 位作者 刘冬 崔玉友 杨锐 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期15-19,共5页

采用微束等离子弧焊接技术熔化沉积Ti_2AlNb合金丝材,在TiAl基合金环状试样上制备出Ti_2AlNb基合金梯度材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)方法及显微硬度测试,对沉积态TiAl/Ti_2AlNb梯度... 采用微束等离子弧焊接技术熔化沉积Ti_2AlNb合金丝材,在TiAl基合金环状试样上制备出Ti_2AlNb基合金梯度材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)方法及显微硬度测试,对沉积态TiAl/Ti_2AlNb梯度材料的显微组织、相组成和显微硬度进行了分析。结果表明:微束等离子弧焊接技术熔化沉积的Ti_2AlNb基合金组织由β相、O相和α_2相组成,并且沿着沉积方向,梯度材料呈现出γ+α_2/γ→β(固溶体)+O→β_2+O+α_2(魏氏组织)→β(固溶体)+O的相变趋势。梯度材料的硬度呈现出波浪式的分布。并且结合各元素对组织稳定性的影响,以及微束等离子弧焊接技术所具有的特殊热循环和热积累效应,对梯度材料在微束等离子弧焊接沉积过程中的相变规律进行了解释。 展开更多

关键词 TI2ALNB基合金 微束等离子 显微组织 显微硬度

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