选区激光熔化制备Ti-6Al-4V合金的热处理工艺及力学性能

作者：李颖; 彭霜; 张婷; 柴象海; 翁依柳

来源：金属热处理, 2022, 47(09): 175-181.

DOI：10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.031

• 增材制造
• Ti-6Al-4V合金
• 热处理
• 力学性能

采用选区激光熔化技术(SLM)制备Ti-6Al-4V合金圆棒试样，通过不同的热处理工艺改善材料的拉伸性能，并对SLM制备的Ti-6Al-4V合金试样开展了高周疲劳性能测试。通过微观组织和疲劳试样断口分析，揭示了显微组织结构与拉伸性能的关系，以及Ti-6Al-4V合金的疲劳裂纹起始源和裂纹扩展机理。结果表明，热处理工艺对SLM成型Ti-6Al-4V合金的力学性能有显著的影响，920℃×1 h水冷，随后800℃×2 h炉冷的固溶时效热处理制度可以获得较好的综合室温拉伸性能。其室温组织为晶界上分布的α相和晶粒内部片层状分布的α+β相。SLM成型Ti-6Al-4V合金显微组织中的晶界形成与扫描路径相关，热处理过程中α相会优先在扫描分区搭接处析出。与手册锻件的疲劳寿命曲线比较，在同样的最大应力水平下，增材试样的疲劳寿命比锻件的疲劳寿命低，这种降低的趋势随着应力水平的降低而逐步增大。在400 MPa的应力水平下(R=-1),锻件的疲劳寿命已经在2×107水平，增材试样的疲劳寿命依然较低，约为锻件的1%。SLM成型Ti-6Al-4V合金的应力疲劳寿命偏低，是由于试样中存在未熔合缺陷造成。扫描分区搭接处易产生未熔合缺陷，而疲劳裂纹也会沿着这些缺陷扩展。

• 单位
  中国航发商用航空发动机有限责任公司