免费论文：激光快速成型TC18钛合金高温蠕变性能及机理

TCl8钛合金（名义成分是Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe）是一种近β型双相合金，具有强度高、韧性高、塑性好以及焊接性能优秀等特点，是现有钛合金中退火强度最高的合金，截面淬透厚度可达250mm。TC18特别适合制造350℃下长期工作的机身，机翼受力件、操作系统紧固件以及发动机压气机盘和叶片等。但是钛合金零件的传统制备技术存在成本高，加工困难等缺点。激光熔化沉积（LMD）直接近净成形技术在无需成形模具的条件下，通过激光逐层熔化沉积直接将金属粉末熔化堆积成全致密近终形实体零件，具有组织细小、成分均匀、综合力学性能优异、生产制造成本低等特点，尤其适用于钛合金等难加工材料的复杂零部件成形。 本文利用激光熔化沉积技术制备成形TC18钛合金厚板状试验件，测试了成形件热处理后400℃的高温持久性能，并采用OM、SEM等分析了热处理后激光熔化沉积TC18钛合金的显微组织演变，持久断口的断裂特点及持久断口亚表面的形貌。结果表明：1.沿沉积层增高方向，激光熔化沉积TC18钛合金的凝固组织呈短柱状晶和等轴晶交替排列；沿激光扫描方向，在扫描层堆积较多的搭接区由于温度梯度大、重熔间隔时间短，形成大柱状晶，而在扫描层堆积较少的非搭接区由于温度梯度小、重熔间隔时间长，形成等轴晶。2.选择875℃保温1小时，炉冷至750℃保温2小时，空冷后4小时的时效固溶的双重退火+时效热处理制度。经过热处理后，显微组织呈细密网篮组织，晶内初生α晶粒呈短棒状，晶界α粗化且晶界α不连续、不规则，次生α均匀分布。经过热处理后的激光熔化沉积TC18钛合金的各项力学性能均达到锻件TC18钛合金的技术标准。3.400℃，激光熔化沉积TC18钛合金光滑纵向试样100小时的持久极限为745.42Mpa，光滑横向试样持久极限为780.55Mpa，横向持久强度略低于锻件技术标准要求的800Mpa。持久试样发生了颈缩现象，宏观上，断口呈沿晶韧性断裂，包含剪切唇区和纤维区两个部分；微观上，断口具有韧窝特征和准解理特征。4.400℃，激光熔化沉积TC18钛合金缺口纵向试样100小时的持久极限为1077.71Mpa,缺口横向试样持久极限为1097.23Mpa。宏观上，断口呈沿晶韧性断裂，只有纤维区而无剪切唇区域；微观上，断口具有韧窝特征。纵向缺口试样敏感性系数NSR为1.45，横向缺口试样敏感性系数NSR为1.41。.缺口强化效应导致持久试样NSR大于1。观察持久断口亚表面发现，持久断裂倾向于沿着激光熔化沉积TC18组织搭接区的柱状晶晶界上发生进行。关键词：激光熔化沉积；TC18钛合金；热处理；显微组织；持久性能

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