Al含量对SLM制备原位自生Ti-Ti3Al复合材料力学性能的影响

作者：王飞; 李宜泽; 周凯; 谢德巧; 沈理达; 高雪松; 张涛; 田宗军^*

来源：应用激光, 2021, 41(02): 211-220.

DOI：10.14128/j.cnki.al.20214102.211

• 选区激光熔化技术
• Ti
• AlSi10Mg
• 原位自生
• 微观组织
• 力学性能

利用原位合成的思路制备Ti-Ti3Al金属复合材料是提高钛基复合材料性能的好方法。通过选区激光熔化(SLM)技术和原位合成技术对不同混合比例的Ti-AlSi10Mg复合粉末进行成形试验,研究Al含量对SLM制备原位自生Ti-Ti3Al金属复合材料显微组织和力学性能的影响,并分析其物相、显微组织、显微硬度、耐磨性和拉伸压缩性能。试验结果表明:Al元素在成形过程中进入了Ti晶体中,形成了Ti-Al置换固溶体,对样件进行固溶强化,且会析出Ti3Al增强相颗粒。随着Al含量的增加,样件的力学性能逐步提升。显微硬度显著提高,当Al质量分数为10%时,硬度提升到538.56 HV,达到纯钛(220.59 HV)的2倍以上。耐磨性提高,样件的平均摩擦因数逐渐下降。抗压强度最高达到1 653.9 MPa,较纯钛样件提升164.48%,且优于退火后的纯钛板材(400～450 MPa)和SLM成形的TC4合金(1 128 MPa)。抗拉强度随着Al元素的上升,先上升后下降,但依然高于纯钛样件。通过原位合成思路与SLM技术的结合,对复合材料性能的提升具有重要意义。

• 单位
  中国航发湖南动力机械研究所; 南京先进激光技术研究院; 南京航空航天大学