PDF《第44 卷第 1 期》

600 益袁 为了满足提高航空发动机推重比 的需求袁 我国自行设计了

600 益高温钛合金 Ti60[1] 遥Ti60 合金属于 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si 系的近 琢 型高 温钛合金袁 具有优良的综合性能袁 在600 益下袁Ti60 合金具有较高的热强性尧抗氧化性和热稳定性袁已成 为飞机发动机整体叶盘的候选材料之一[2] 遥 但是袁由 于钛合金熔炼尧锻造困难袁成形工艺性能差袁采用传 统成形方法制备 Ti60 合金零件工艺复杂尧材料利用 率低尧生产周期长尧成本高袁且机械切削加工效率特 别低遥 激光直接沉积技术袁采用野离散+堆积冶的增材制 造思想袁 实现了高性能复杂结构致密金属零件的快 速尧无模具尧近终成形[3] 袁制备的零件组织细密尧成分 均匀尧力学性能优异尧近终成形袁可以克服传统成形 方法的缺点遥 采用激光直接沉积制备的钛合金零件 性能达到锻件标准袁 在锻件基体上进行修复成形的 零件满足使用要求袁 因此可用于修复形状复杂或体 积较大的制造缺陷尧 误加工损伤以及服役过程中的 损伤[4] 袁在工业生产及国防工业领域具有重要的应 用前景遥 目前袁国内外已经对

600 益高温钛合金进行了大 量的研究袁包括英国的 IMI834尧美国的 Ti-1100尧俄 罗斯的 BT36 和BT18Y袁 以及中国的 Ti60尧Ti60A尧Ti600 和TG6 等[1] 遥 由于激光直接沉积高温钛合金的 凝固组织与传统锻造合金存在很大的差异袁 其显微 组织和力学性能必然有其特性袁 因此研究激光直接 沉积高温钛合金的组织演变规律尧力学性能袁以及 热等静压对组织和力学性能的影响袁具有重要的意 义[5-6] 遥 迄今为止袁有关热等静压对激光直接沉积 Ti60 合金缺陷尧 组织与拉伸性能的影响的研究未见 报道遥 文中将激光直接沉积成形件进行热等静压和 双重退火处理袁 研究热等静压要双重退火对激光直 接沉 Ti60 合金缺陷尧组织与拉伸性能的影响遥

1 实验材料与方法 实验成形系统主要包括 YAG 激光器尧6 轴机械 手及控制操作装置尧 惰性气体保护室尧 同轴送粉装 置遥 实验基板为

150 mm伊200 mm伊30 mm 的TA15 钛 合金锻造板袁基板表面喷砂处理遥 实验粉末为采用超 声气体雾化法制备的球形粉末袁 粒度为 80~200 目袁 化学成分见表 1袁实验前粉末在

120 益下烘干

4 h袁以 除去粉末中吸收的水分遥 载粉气尧同轴气和保护气均 为高纯氩气遥 激光直接沉积工艺参数院激光功率 1.4~1.5 kW袁 圆形光斑袁光斑直径

5 mm袁激光扫描速度 8~10 mm/s袁 送粉速率 2.0~5.0 g/min袁搭接率 30%~50%袁单层增 量0.2~0.5 mm遥 将激光直接沉积试件进行

920 益尧2 h尧130 MPa 的热等静压袁然后进行

980 益尧2 h袁空冷+700 益尧2 h袁 空冷的双重退火处理遥 试件加工成 渍3 mm伊15 mm 的 标准拉伸试样袁采用 Z100 电子万能材料试验机进行 拉伸性 能测 试遥 金相 腐蚀剂 采用 Kroll 试剂(HF尧HNO3 和H2O 的体积比为 1颐3颐100)袁 采用 PM-T3 光 学显微镜进行金相观察遥 采用 CSM-950 扫描电镜进 行金相和拉伸断口分析遥 通过热分析法测得 Ti60 合 金的 茁 转变点温度为

1 029 益遥

2 结果与讨论 2.1 缺陷图1为激光直接沉积 Ti60 合金存在的缺陷遥 从 图中可以看出袁激光直接沉积 Ti60 合金存在气孔和 未熔合缺陷袁由图(a)尧(b)可知袁气孔呈球形或类球 形袁内壁光滑袁在光学显微镜下袁气孔中心有亮斑袁这 是由于气孔凹球面中心聚光的结果遥 气孔随机分布 在沉积层内或者搭接区遥 由图 1(c)可知袁未熔合缺陷 形状不规则袁内壁粗糙袁内部有未熔化的粉末袁一般 分布在搭接区遥 由图 1(d)可知袁经过热等静压后气孔 缺陷消失袁未熔合缺陷有压合的趋势袁内部还存在未 熔化的粉末袁未熔合缺陷难以消除遥 目前袁 国内外关于气孔和未熔合缺陷形成机理 表1Ti60 合金粉末化学成分 Tab.1 Chemical compositions of Ti60 alloy powder( %) Al Mo Zr Si Nb Ta 5.64 0.92 3.08 0.42 0.39 1.02 Sn C O N H Ti 3.78 0.007 0.08 0.0043 0.0014 Bal.