激光增材修復(fù)TC6鈦合金工藝性能研究

范朝　程宗輝　張志強(qiáng)　程?hào)|海

摘要：在TC6鈦合金上進(jìn)行激光增材TA15粉末試驗(yàn)，利用WDW-100試驗(yàn)機(jī)測(cè)量增材修復(fù)后試樣的抗拉強(qiáng)度，利用沖擊韌性試驗(yàn)機(jī)測(cè)量修復(fù)后試樣的沖擊韌性，利用光學(xué)顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）觀察分析接頭的力學(xué)性能及接頭顯微組織構(gòu)成。研究結(jié)果表明：TC6損傷激光增材修復(fù)接頭成形良好，接頭界面結(jié)合處無(wú)裂紋、氣孔。接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)1 000 MPa，沖擊韌性可達(dá)27.5 J/cm2，試樣斷裂于靠近TC6母材的熱影響區(qū);TC6激光增材最佳工藝參數(shù)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(shù)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(qū)、熔合區(qū)、熱影響區(qū)、母材組成。焊縫區(qū)主要是細(xì)小的針狀馬氏體;熔合區(qū)半融化的晶粒主要是基底外延生長(zhǎng)的β柱狀晶，并且熔合區(qū)由粗大的柱狀晶組成，晶粒呈“八”字形生長(zhǎng);熱影響區(qū)主要為α'片狀馬氏體。

關(guān)鍵詞：TC6;TA15粉末;熱影響區(qū);熔合區(qū)

中圖分類號(hào)：TG456.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：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(qiáng)鈦合金，是目前應(yīng)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(dá)450 ℃左右[1-4]，廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域。然而TC6鈦合金制重要承力構(gòu)件在使用過(guò)程中存在表面腐蝕、劃傷、裂紋等缺陷，一般通過(guò)激光增材修復(fù)完成，并確保增材修復(fù)接頭性能滿足使用要求。TC6鈦合金結(jié)構(gòu)件屬于關(guān)鍵承力件，價(jià)格貴，采用換新修理成本高、采購(gòu)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。激光焊接具有能量密度高、掃描速度快、熱影響區(qū)小、增材變形小、熔池凈化效應(yīng)明顯等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空維修過(guò)程中開展激光增材修復(fù)TC6鈦合金材料研究具有廣闊的發(fā)展前景。……