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激光沉積TA15鈦合金退火處理工藝及網籃組織變形機制

發(fā)布時間:2019-07-19 07:25
【摘要】:以TA15鈦合金球形粉末為原料,采用激光沉積制造技術制備TA15鈦合金厚壁件。通過光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法研究了α+β兩相區(qū)退火處理對TA15鈦合金室溫拉伸性能和顯微組織的影響,并對網籃組織在拉伸過程中的變形機制進行討論。結果表明:經α+β兩相區(qū)不同溫度退火后,顯微組織為網籃組織或近網籃組織,退火溫度對α相的形貌尺寸具有明顯影響;退火后力學性能仍表現(xiàn)出方向上的各向異性:沉積方向上強度較低、塑性較好,而垂直沉積方向上強度高、塑性較差;粗大的層帶區(qū)組織滑移變形具有"開路"作用,而柱狀晶晶界對α相的滑移產生一種"固定"作用;顯微硬度值隨退火溫度升高變化不大,顯微硬度值受α相含量影響;網籃組織中的α片層組織在應力的作用下由原來近似正交方向逐漸向近似平行于應力方向變形,α片層組織的交錯排列導致滑移變形時互相產生阻力;α+β兩相區(qū)退火處理后的2種方向上斷口形貌相似,斷裂方式相同,均為韌性斷裂。
文內圖片:拉伸試樣取樣示意圖
圖片說明: 驗所采用的厚壁件是通過激光沉積制造系統(tǒng)完成。激光沉積制造成形系統(tǒng)是由6000W半導體激光器、送粉器(載氣式送粉器)、送粉嘴(四路同軸送粉嘴)、質量控制系統(tǒng)(惰性氣氛保護箱)、環(huán)境控制系統(tǒng)(氧分析儀)、冷卻系統(tǒng)(冷水機)、光路及聚焦系統(tǒng)和數(shù)控聯(lián)動工作臺等。選用粒度分布為47~165μm的TA15粉末作為激光沉積材料,為保證激光沉積質量,實驗之前對TA15粉末進行真空烘干處理。實驗基材采用鍛造TA15鈦合金,實驗前對基材沉積表面進行打磨,并使用丙酮進行擦洗,保證沉積表面清潔。采用短邊單向往復掃描方式(如圖1所示)沉積出實驗厚壁件,并按取樣方式將其分為沉積方向(Z方向)和垂直沉積方向(XY方向)兩部分,采用圖1分割方式將兩部分各分為4組拉伸厚壁件。將沉積方向和垂直沉積方向兩部分的拉伸厚壁件分成4組,每組包括沉積方向和垂直沉積方向拉伸厚壁件各一個,然后進行退火處理實驗。退火工藝為在820、840、860和880℃4個溫度保溫2h,空冷。退火處理后在每個拉伸厚壁件上切取并制備如圖2所示的拉伸試樣3個,對拉伸試樣進行打磨,達到精度要求,使用丙酮進行擦洗,然后對試樣進行編號和實驗。金相試樣制備包括沉積態(tài)金相試樣、退火態(tài)金相試樣和斷口金相試樣(如圖3所示,剖面線面為金相制取面),試樣經鑲嵌、預磨和拋光后,,金相試樣采用Kroll腐蝕劑(HF-HNO3-H2O體積比為1:6:7)進行腐圖1拉伸試樣取樣示意圖Fig.1Schematicdiagramoftensilespecimensampling圖2激光沉積制造TA15鈦合金板狀拉伸試樣尺寸Fig.2DimensionsoftensilespecimenofLDMedTA15titaniumalloy圖3取樣及顯微組織分析位置示意圖Fig.3SchematicdiagramofsamplecuttingandOManalysisposition蝕。采用GX51OLYMPUS光學金相顯微鏡(OM)對金?
文內圖片:激光沉積制造TA15鈦合金板狀拉伸試樣尺寸
圖片說明: 。實驗基材采用鍛造TA15鈦合金,實驗前對基材沉積表面進行打磨,并使用丙酮進行擦洗,保證沉積表面清潔。采用短邊單向往復掃描方式(如圖1所示)沉積出實驗厚壁件,并按取樣方式將其分為沉積方向(Z方向)和垂直沉積方向(XY方向)兩部分,采用圖1分割方式將兩部分各分為4組拉伸厚壁件。將沉積方向和垂直沉積方向兩部分的拉伸厚壁件分成4組,每組包括沉積方向和垂直沉積方向拉伸厚壁件各一個,然后進行退火處理實驗。退火工藝為在820、840、860和880℃4個溫度保溫2h,空冷。退火處理后在每個拉伸厚壁件上切取并制備如圖2所示的拉伸試樣3個,對拉伸試樣進行打磨,達到精度要求,使用丙酮進行擦洗,然后對試樣進行編號和實驗。金相試樣制備包括沉積態(tài)金相試樣、退火態(tài)金相試樣和斷口金相試樣(如圖3所示,剖面線面為金相制取面),試樣經鑲嵌、預磨和拋光后,金相試樣采用Kroll腐蝕劑(HF-HNO3-H2O體積比為1:6:7)進行腐圖1拉伸試樣取樣示意圖Fig.1Schematicdiagramoftensilespecimensampling圖2激光沉積制造TA15鈦合金板狀拉伸試樣尺寸Fig.2DimensionsoftensilespecimenofLDMedTA15titaniumalloy圖3取樣及顯微組織分析位置示意圖Fig.3SchematicdiagramofsamplecuttingandOManalysisposition蝕。采用GX51OLYMPUS光學金相顯微鏡(OM)對金相試樣進行顯微組織分析;通過ZEISSΣIGMA掃描電子顯微鏡(SEM)對拉伸斷口進行分析;利用HVS-1000A數(shù)顯顯微硬度計測試試樣的顯微硬度值,載荷為200g,保載時間為10s;通過朗杰100電液伺服材料試驗機測試力學性能;采用金相組織分析系統(tǒng)軟件測定α相的長寬比以及體積分數(shù)。2結果與分析2.1顯微組織激光沉積制造TA15鈦合金沉積態(tài)SEM照片和退火態(tài)的OM照片如圖4所示。如圖4a可知,TA15
【作者單位】: 沈陽航空航天大學航空制造工藝數(shù)字化國防重點學科實驗室;
【基金】:國家自然科學基金項目(51505301,51305280,51375316) 國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFB1100500-04)
【分類號】:TG146.23;TG166.5;TG665

【參考文獻】

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【相似文獻】

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2 ;[J];;年期



本文編號:2516158

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