CMT增材制造TC4-DT合金组织均匀性与力学性能一致性研究

杜子杰^1,2，李文渊²，刘建荣²，王清江²

1. 中国科学技术大学材料科学与工程学院2. 中国科学院金属研究所

摘 要：研究了采用多道搭接形式冷金属过渡（CMT）增材制造的TC4-DT合金试块不同区域的宏观、微观组织和晶体取向差异,及其对力学性能的影响。低倍组织观察表明,堆积试块底部由尺寸较小的柱状晶和等轴晶组成,随着沉积高度的增加,转变为粗大的等轴晶,层界线呈弧形并在搭接区交叠。堆积区高倍组织主要由编织状α板条组成,搭接线两侧为细编织状组织、粗大的α片层组织和粗编织状组织组成的混合组织。普通堆积区存在由{001}_β//Z丝织构转变形成的α转变织构。搭接区由于热传导的复杂性,还存在由{001}_β与Z方向呈22.5°～67.5°的丝织构转变而成的α转变织构。EBSD分析显示,搭接线处存在<0001>_α//X方向的强织构,使得搭接线处柱面滑移和基面滑移Schmid因子均比较小,阻碍位错滑移,结合Hall-Petch关系分析表明,原始β晶界和搭接线是影响力学性能一致性的主要因素,在2种因素的共同作用下,各区域的平均有效位错滑移程呈现以下关系:搭接区<普通堆积区底部<普通堆积区顶部,导致不同区域屈服强度具有以下关系:搭接区>普通堆积区底部>普通堆积区顶部。

关键词：冷金属过渡电弧熔丝增材制造;TC4-DT钛合金;组织均匀性;织构;力学性能一致性;