通過選區(qū)激光熔化（SLM）設備制備了TC4（Ti-6Al-4V）合金制件,研究了再掃描激光功率對合金組織及性能的影響。利用光學顯微鏡對組織進行了分析,通過排水法、白光干涉儀及硬度計等對合金的密實度、缺陷尺寸及硬度進行了測量。結果發(fā)現,85 W激光功率的再掃描會使合金β相晶粒粗化,晶粒寬度最大可達150μm;隨著再掃描功率進一步提高,晶粒寬度降低到120μm。再掃描會顯著提升合金制件的密實度,經過145 W的再掃描,合金制件的密實度提高到99.6%。再掃描使合金缺陷開口寬度下降,平均寬度從25μm降低到7μm左右,但對缺陷深度影響不大。再掃描對合金孔隙率的降低使合金的硬度有所提高。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(08)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

不同再掃描激光功率下TC4合金制件金相試樣

密實度檢測采用阿基米德排水法，其計算如公式(1)所示，計算結果見表3。式中:θ為密實度;M為制件質量，kg;V1為水和TC4合金制件的總體積，m3;V0為水的體積，m3;ρ為TC4合金的標準密度，kg/m3。

通過白光干涉儀(RTEC-MFD-D型號)對圖4紅圈內的孔隙形貌進行觀察，如圖5所示，可以看出經過再掃描的制件孔隙尺寸明顯小于未進行再掃描的制件。對每個樣件選取5個缺陷樣本對其開口寬度和深度進行測量結果如圖6所示，經過再掃描孔隙開口寬度減小明顯，未經過再掃描制件缺陷平均開口寬度在25μm左右，隨著再掃描激光功率提高到145 W，缺陷開口寬度減小到7μm左右，而缺陷深度在這一過程中變化較小，說明再掃描對于制件缺陷的改善主要在于減小缺陷的開口大小，對于缺陷深度方向上的影響不是很大，從圖6可以看出，隨著再掃描的進行孔隙側壁斜率逐漸降低，這是由于激光在掃描時對于制件表面的熱影響較大，缺陷表面附近的金屬在熔化后受熔池驅動力影響向缺陷區(qū)域流動從而填補了缺陷的表層，而激光對于缺陷的深層熱效應要低于表層，因為開口縮小導致激光對于缺陷深層的能量輸入不足，且激光作用于金屬實體上時由于反射所損失的能量要高于作用于粉末上，缺陷深處并未形成有效的熔化填充現象，因此經過再掃描后缺陷開口寬度減小明顯而深度方向卻沒有什么變化。合金制件缺陷尺寸方面的變化側面映證了密實度變化的原因，隨著缺陷開口寬度的減小，制件的密實度逐漸提高。圖5 不同再掃描激光功率下TC4合金制件孔隙的白光形貌W

【參考文獻】：
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本文編號：3060688