热处理对激光熔化沉积Ti60A高温钛合金组织与性能的影响

123456aa · 发表于 2022-4-16 07:55:58

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本文运用激光熔化沉积近净成形技术，以600℃高温钛合金Ti60A真空超声等离子旋转电极雾化球形粉末为原料，制备了Ti60A厚壁板状试验料，研究了固溶温度、固溶时间、时效温度、高温退火温度、低温退火温度对组织的影响，测试了激光沉积态和双重退火态Ti60A的室温和600℃拉伸性能。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）观察了合金显微组织，研究了凝固组织形成机理，分析了合金固态相变特点、组织演变规律以及合金的拉伸断裂特点。结果表明：1. 激光熔化沉积Ti60A高温钛合金厚壁板材具有沿沉积方向定向生长特征的柱状晶组织，晶粒直径大小不均匀，大柱状晶区与小柱状晶区间隔排列；板材上层为极细小的网篮组织，板材中下层在激光沉积过程中受到反复的加热和冷却处理，形成编织状的细长片层组织。2. 激光熔化沉积Ti60A高温钛合金在α+β两相区上部固溶处理获得“叉形形貌”初生α相和规则排列的六方马氏体α′；随着固溶温度升高初生α相体积分数降低，晶界α相团球化程度增大；随固溶时间增长初生α相片层宽度逐渐增加，晶界α相团球化程度增大；在β相变点以上固溶处理30min后完全转变为β单相组织，固溶120min后β晶粒直径增大形态均匀；经过670℃时效处理，亚稳相α′分解形成细小稳定的α/β片层组织。3. 激光熔化沉积Ti60A高温钛合金经退火热处理形成了具有规则“蟹爪”状初生α相和细片层β转变组织的“特殊双态组织”；在1015℃和1020℃进行退火能够消除连续的晶界α相，同时在晶界及相界位置析出富含Sn元素的颗粒状析出物；低温退火后，析出物分解消失，组织趋于稳定；初生α相的体积分数随高温退火温度的升高而降低，β转变组织的片层间距随高温退火温度的升高而减小、随低温退火温度的升高而增大。4. 激光熔化沉积Ti60A高温钛合金室温拉伸呈准解理断裂特征；经过双重退火热处理后，合金的延伸率有所提高，最高达到12%；沉积态Ti60A高温钛合金600℃拉伸呈韧性断裂，具有大小均匀的圆形韧窝，抗拉强度达到660MPa；合金经过双重退火热处理后，韧窝形状不规则，强度略有下降，这是由“特殊双态组织”中“蟹爪”状初生α相和片层状β转变组织在拉伸应力作用下的差别造成的。

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