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基于电子束增材制造的TC4钛合金成形件热处理性能研究

黄星光 孙宝福 孙国辉 张建飞

黄星光, 孙宝福, 孙国辉, 张建飞. 基于电子束增材制造的TC4钛合金成形件热处理性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(6): 102-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.014
引用本文: 黄星光, 孙宝福, 孙国辉, 张建飞. 基于电子束增材制造的TC4钛合金成形件热处理性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(6): 102-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.014
Huang Xingguang, Sun Baofu, Sun Guohui, Zhang Jianfei. Research on heat treatment properties of TC4 titanium alloy based on electron beam additive manufacturing[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(6): 102-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.014
Citation: Huang Xingguang, Sun Baofu, Sun Guohui, Zhang Jianfei. Research on heat treatment properties of TC4 titanium alloy based on electron beam additive manufacturing[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(6): 102-108. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.014

基于电子束增材制造的TC4钛合金成形件热处理性能研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.014
基金项目: 广西创新驱动发展专项资金项目(桂科AA18242046)
详细信息
    作者简介:

    黄星光(1999—),男,广西钦州人,壮族,硕士,主要研究方向:电子束3D打印成形性能研究,E-mail:1144329017@qq.com

    通讯作者:

    孙宝福(1970—),男,山东枣庄人,副教授,主要研究方向:材料塑性成形,金属增材制造工艺与性能,E-mail:1204605467@qq.com

  • 中图分类号: TF823, TG166.5

Research on heat treatment properties of TC4 titanium alloy based on electron beam additive manufacturing

  • 摘要: 将电子束选区熔化制备的试件增加热处理工艺,利用扫描电子显微镜和金相显微镜研究了热处理后TC4钛合金试件的组织特征;并通过试件力学性能的变化,揭示了不同热处理工艺选择对电子束选区熔化成形产品的影响。结果表明:不论是空冷处理还是炉冷处理,试件在相变点温度以下加热其抗拉强度提升,在相变点温度以上加热其抗拉强度会下降。通过观察微观组织与分析拉伸断口可知,TC4钛合金试件在经过950 ℃和1 000 ℃热处理的组织由于β相转变为魏氏组织而抗拉强度下降;而加热至850 ℃时由于未达到相变点温度,其内部为网篮组织而性能稳定。恰当的热处理工艺能使增材制造成形的TC4钛合金的抗拉强度等力学性能更优。
  • 图  1  EBSM设备内部结构

    Figure  1.  Internal structure of EBSM equipment

    图  2  Ti-6Al-4V ELI 粉末形貌

    Figure  2.  Morphology of Ti-6Al-4V ELI powder

    图  3  常态试件30倍断口形貌

    Figure  3.  Fracture morphology of normal specimens at 30x

    图  4  不同热处理工艺的钛合金试件30倍断口形貌

    Figure  4.  Fracture morphology of titanium alloy specimens with different heat treatment processes at 30x

    图  5  微观断口形貌分析-常态

    Figure  5.  Microscopic fracture morphology analysis-normal

    图  6  不同热处理工艺的钛合金试件1 000倍及5 000倍断口形貌

    Figure  6.  Fracture morphology of titanium alloy specimens with different heat treatment processes at 1 000x and 5 000x

    图  7  不同热处理工艺的钛合金试件金相组织

    Figure  7.  Metallographic microstructure of titanium alloy specimens with different heat treatment processes

    表  1  Ti-6Al-4V ELI粉末化学成分

    Table  1.   Chemical constituents of Ti-6Al-4V ELI powder %

    AlVCFeONHTi
    640.030.10.10.010.003Balance
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    表  2  钛合金试件热处理工艺参数

    Table  2.   Heat treatment process parameters of titanium alloy specimen

    序号加热温度/℃保温时间/h冷却方式
    18501空冷
    29501空冷
    310001空冷
    48501炉冷
    59501炉冷
    610001炉冷
    7常态常态常态
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    表  3  拉伸试件室温拉伸力学性能

    Table  3.   Tensile mechanical properties of titanium alloy specimens

    试件编号抗拉强度/MPa屈服强度/MPa断面收缩率/%
    常态740.52739.6032.3
    FC850762.82762.2124.3
    FC950686.94309.1419.5
    FC1000544.23244.879.1
    AC850747.14734.9120.1
    AC950727.28352.2317.2
    AC1000555.44249.5611.2
    下载: 导出CSV
  • [1] Sun Changjin, Zhao Yuhui, Wang Zhiguo, et al. Research on the development status and trend of nondestructive testing technology for new concept structures with additives[J]. Vacuum, 2019,56(4):65−70. (孙长进, 赵宇辉, 王志国, 等. 增材新概念结构无损检测技术发展现状及趋势研究[J]. 真空, 2019,56(4):65−70.
    [2] Lai Qi, Li Junhan, Wu Enhui, et al. Research progress of electron beam vapor deposition[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2020,41(4):76−81. (赖奇, 李俊翰, 吴恩辉, 等. 电子束气相沉积的研究进展[J]. 钢铁钒钛, 2020,41(4):76−81.
    [3] Tang Chaolan, Wen Jingqing, Zhang Weixiang, et al. 3D printing forming technology and defects of titanium alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2019,39(1):38−47. (唐超兰, 温竟青, 张伟祥, 等. 钛合金3D打印成形技术及缺陷[J]. 航空材料学报, 2019,39(1):38−47.
    [4] Sun Baofu, Chen Jiaqi, Zhang Rui, et al. Influence of electron beam selective melting direction on properties of TC4 alloy[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2021,42(2):43−47,90. (孙宝福, 陈家琪, 张瑞, 等. 电子束选区熔化成形方向选择对TC4合金性能的影响[J]. 钢铁钒钛, 2021,42(2):43−47,90.
    [5] Guo Chao, Zhang Pingping, Lin Feng. Research progress of electron beam selective melting additive manufacturing technology[J]. Industrial Technology Innovation, 2017,4(4):6−14. (郭超, 张平平, 林峰. 电子束选区熔化增材制造技术研究进展[J]. 工业技术创新, 2017,4(4):6−14.
    [6] 蔡云. TC4钛合金高温拉伸力学性能研究和组织演变[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2009.

    Cai Yun. Study on tensile mechanical properties and microstructure evolution of TC4 titanium alloy at high temperature [D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2009.
    [7] 姜毅. 选区激光熔化成形过程的应力场模拟及实验研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2012.

    Jiang Yi. Stress field simulation and experimental study of selective laser melting forming process [D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2012.
    [8] 黄薇. 电子束增材制造钛合金的组织特征与拉伸性能研究[D]. 南昌: 南昌航空大学, 2017.

    Huang Wei. Study on microstructure and tensile properties of titanium alloy manufactured by electron beam additive [D]. Nanchang: Nanchang Hangkong University, 2017.
    [9] Ge W J, Guo C, Lin F. Microstructure of pre-alloyed Ti6Al4V and Ti45Al7Nb blend powder formed by electron beam[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2015,44(11):2623−2627. doi: 10.1016/S1875-5372(16)60006-1
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-07
  • 刊出日期:  2021-12-31

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