【引言】

Ti₆Al₄V鈦合金具有優(yōu)良的耐蝕性、低的密度、高的比強(qiáng)度及好的韌性和焊接性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、石油化工、船舶汽車，生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。選擇性激光熔化是一種先進(jìn)的金屬增材制造技術(shù)，可用于幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鈦合金等零部件的制造，在航空航天、生物醫(yī)學(xué)和汽車工業(yè)等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。然而，與鍛造或鑄造的鈦合金相比，選擇性激光熔化（SLM）塊材低的延展性，嚴(yán)重阻礙了其在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)更廣泛的應(yīng)用。這是由于材料內(nèi)部孔隙和針狀α′易形成應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋萌生，在應(yīng)變局部化前進(jìn)行裂紋擴(kuò)展直至斷裂，嚴(yán)重降低了材料的延展性。

鑒于材料內(nèi)部缺陷和微觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)其延展性的顯著影響。為了解決SLM鈦合金塊材初始孔隙率、相結(jié)構(gòu)等不利因素，選擇合適的后處理工藝對(duì)提高SLM鈦合金材料的延伸性具有重要意義。后熱處理已被證明可用于提高SLM鈦合金的延展性，但合適的熱處理工藝需仔細(xì)選擇。基于高溫、高壓的綜合作用，熱等靜壓已被廣泛用于消除SLM鈦合金部件內(nèi)部的孔隙率。然而，熱處理和熱等靜壓也具有局限性，例如晶粒長(zhǎng)大、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度大幅下降、以及延展性表現(xiàn)各向異性。因此，急需開發(fā)新的后處理工藝，降低材料的孔隙率，生成均勻微觀組織結(jié)構(gòu)，提高SLM鈦合金塊材延展性的同時(shí)還可限制強(qiáng)度的大量損失。

【成果簡(jiǎn)介】

近日，比利時(shí)魯汶大學(xué)Aude Simar教授課題組的黃春杰博士后與法國(guó)UTBM大學(xué)、廣東新材料所、中國(guó)攪拌摩擦焊接中心以及比利時(shí)魯汶大學(xué)等相關(guān)人員合作，針對(duì)目前SLM塊材孔隙率和大量針狀α′組織導(dǎo)致激光3D打印塊材延展性差的這一主要缺陷，其研究選擇一種攪拌摩擦加工的后處理方法改性選擇性激光熔化Ti₆Al₄V合金塊材，用以降低材料的孔隙率，均勻化局部的組織結(jié)構(gòu)，大量的提高了材料的斷裂應(yīng)變（0.21至0.65），從而獲得高延展性和強(qiáng)度兼具的性能。該成果以題為“Ductilization of selective laser melted Ti₆Al₄V alloy by friction stir processing”發(fā)表在國(guó)際知名期刊Materials Science and Engineering: A上。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 SLM式件FSP后處理顯微組織和硬度分布

圖2 3D x射線顯微斷層掃描孔隙率分布 (voxel size of 2 μm)

圖3 EBSD顯微組織

圖4 In-situ SEM原位拉伸數(shù)據(jù)和斷裂后式件宏觀圖片

圖5 In-situ SEM原位拉伸組織的演變規(guī)律

文獻(xiàn)鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.03.133

作者介紹

黃春杰博士自2018.06在魯汶大學(xué)從事博士后研究，2019.03作為引進(jìn)人才在四川大學(xué)制造學(xué)院擔(dān)任特聘副教授，從事冷噴涂、攪拌摩擦焊接/加工、激光3D打印等研究，發(fā)表SCI論文20余篇，Google Scholar H因子10。

來源：材料人