激光增材修復TC6鈦合金工藝性能研究

范朝　程宗輝　張志強　程東海

摘要：在TC6鈦合金上進行激光增材TA15粉末試驗，利用WDW-100試驗機測量增材修復后試樣的抗拉強度，利用沖擊韌性試驗機測量修復后試樣的沖擊韌性，利用光學顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）觀察分析接頭的力學性能及接頭顯微組織構成。研究結果表明：TC6損傷激光增材修復接頭成形良好，接頭界面結合處無裂紋、氣孔。接頭抗拉強度可達1 000 MPa，沖擊韌性可達27.5 J/cm2，試樣斷裂于靠近TC6母材的熱影響區;TC6激光增材最佳工藝參數為：激光增材粉末TA15，激光功率1 400 W，掃描速度0.01 m/s，送粉器讀數low%（英文），載粉氣8 L/min，搭接率40%，光斑直徑2 mm，單熔覆層高度0.3 mm;TC6激光增材接頭由焊縫區、熔合區、熱影響區、母材組成。焊縫區主要是細小的針狀馬氏體;熔合區半融化的晶粒主要是基底外延生長的β柱狀晶，并且熔合區由粗大的柱狀晶組成，晶粒呈“八”字形生長;熱影響區主要為α'片狀馬氏體。

關鍵詞：TC6;TA15粉末;熱影響區;熔合區

中圖分類號：TG456.7文獻標志碼：A文章編號：1001-2303（2020）03-0115-05

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.03.21

0 前言

TC6鈦合金是馬氏體型α+β兩相熱強鈦合金，是目前應用最廣泛的Ti-Al-Mo-Cr-Fe-Si系鈦合金，其名義成分為Ti-6Al-1.5Mo-2.5Cr-0.5Fe-0.3Si，使用溫度可達450 ℃左右[1-4]，廣泛應用于航空領域。然而TC6鈦合金制重要承力構件在使用過程中存在表面腐蝕、劃傷、裂紋等缺陷，一般通過激光增材修復完成，并確保增材修復接頭性能滿足使用要求。TC6鈦合金結構件屬于關鍵承力件，價格貴，采用換新修理成本高、采購周期長，嚴重影響生產效率。激光焊接具有能量密度高、掃描速度快、熱影響區小、增材變形小、熔池凈化效應明顯等優點，因此在航空維修過程中開展激光增材修復TC6鈦合金材料研究具有廣闊的發展前景。……