激光選區(qū)熔化成形Ti-6Al-4V薄壁結(jié)構(gòu)的斷裂行為與斷裂機制研究

梁曉康，周慶軍，嚴振宇，萬 李，陶京新，張 偉

（首都航天機械有限公司，北京100076）

Ti-6Al-4V是一種α-β型兩相鈦合金，具有比 強度高、屈強比高、耐蝕性好等優(yōu)異的力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、造船、汽車等領(lǐng)域[1-2]，但其具有的高熔點、高熔融態(tài)活性及大變形抗力的特點為其制備成形過程帶來困難。隨著新一代航天、武器裝備對零部件服役性能要求的提高，鈦合金薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)成為制造業(yè)研究的熱點之一。比如在鈦合金、高溫合金等難加工金屬材料復(fù)雜型腔、型面、薄壁、變截面結(jié)構(gòu)的整體化制造方面，具有明顯優(yōu)勢的激光選區(qū)熔化（SLM）成形技術(shù)就是研究熱點之一。

國內(nèi)外學(xué)者對Ti-6Al-4V激光選區(qū)熔化過程微觀組織演化、力學(xué)性能檢測和冶金缺陷控制等方面進行了較多研究。吳偉輝等[3-4]從理論上分析了金屬熔池球化的演變機制，提出了弱化消除球化的方法，并采用平均粒徑為75 μm的銅基合金粉末進行了成形試驗，還對以上分析進行了驗證。國內(nèi)外有關(guān)Ti-6Al-4V激光選區(qū)熔化過程中的斷裂行為與斷裂機制的研究較少，比如張升等[5]分析了激光選區(qū)熔化成形Ti-6Al-4V試樣的開裂機理，認為主要是由顯微組織和殘余應(yīng)力引起，并提出了調(diào)整工藝參數(shù)、改善組織結(jié)構(gòu)以減少和避免開裂的問題。本文采用實驗與斷口形貌分析的方法研究了姿態(tài)擺放、工藝制度和設(shè)備刮板等對Ti-6Al-4V激光選區(qū)熔化成形薄壁結(jié)構(gòu)斷裂行為和斷裂機制的影響，揭示了斷口形貌特征與微觀組織特征、力學(xué)性能之間的對應(yīng)關(guān)系，基于不同角度考慮提出了優(yōu)化的工藝方法和工藝參數(shù)。……