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摘要
钛合金广泛应用于航空航天、生物医学等领域.但由于其力学性能不理想（如硬度低、耐磨性差）和加工性差，限制了其应用范围.为了直接近净成形出结构复杂且性能提升的钛合金零部件.本文在选区激光熔化（SLM）Ti6Al4V钛合金过程中通入氮气（N2），通过Ti-N反应制备钛基复合材料（TMCs）.该创新方法的成形原理为：激光诱导Ti6Al4V高温熔池附近的N2分解生成N原子或者离子，并与熔融状态的钛原位反应生成TiN增强相，通过层层叠加，成形TiN增强钛基复合材料.本文采用3种不同体积分数（3%、10%和30%）的N2气氛SLM成形了钛基复合材料，并对比了纯氩气（Ar）气氛中SLM成形的Ti6Al4V钛合金.采用扫描电子显微镜（SEM）观察了材料的微观组织.X射线衍射（XRD）图谱表明部分N固溶进入Ti晶格中.能谱（EDS）证实了TiN的生成.高分辨透射电镜（HR-TEM）图进一步确认了基体相和第二相分别为Ti和TiN.这种原位合成的氮化物增强相分散均匀，尤其是在低体积分数N2气氛（3%和10%）下制备的复合材料中均匀分布着大量纳米级增强相.此外，在低体积分数N2气氛（10%）下制备的复合材料强度和塑性同时提高.本文研究了不同N2浓度对钛基复合材料微观组织和力学性能的影响规律，并阐明了复合材料的强韧化机理.
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