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激光增材制造TC4钛合金铣削温度的研究
1
作者 胡锦渊 金成哲 +1 位作者 王俊杰 鑫龙 《工具技术》 北大核心 2025年第7期60-64,共5页
针对增材制造TC4钛合金的铣削加工,采用仿真与试验相结合的方法研究切削用量对铣削温度的影响。对铣削加工过程模拟分析,得到切削用量对铣削温度的影响程度;通过铣削激光增材制造TC4钛合金的切削试验,对仿真与试验数据进行对比分析,验... 针对增材制造TC4钛合金的铣削加工,采用仿真与试验相结合的方法研究切削用量对铣削温度的影响。对铣削加工过程模拟分析,得到切削用量对铣削温度的影响程度;通过铣削激光增材制造TC4钛合金的切削试验,对仿真与试验数据进行对比分析,验证铣削激光增材制造钛合金仿真模型准确合理。研究结果表明:通过铣削仿真与试验数据对比,得出铣削温度最大相对误差为3.2%;切削用量对铣削温度的影响为切削速度>铣削深度>每齿进给量;在研究范围内,铣削温度最小的参数组合是切削速度为55 m/min、铣削深度为0.3 mm和每齿进给量为0.04 mm/z。 展开更多
关键词 增材制造 tc4钛合金 铣削温度 切削用量 仿真
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铣削激光增材制造TC4钛合金铣削力的研究
2
作者 王伟 金成哲 +1 位作者 王俊杰 刘玮 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第8期49-54,共6页
为满足工件的表面质量的要求,对激光增材制造的TC4钛合金进行铣削加工,从而可以实现更高精度的加工要求。为研究铣削用量对铣削激光增材制造钛合金的铣削力的影响,建立了铣削激光增材制造(selective laser melting, SLM) TC4钛合金的仿... 为满足工件的表面质量的要求,对激光增材制造的TC4钛合金进行铣削加工,从而可以实现更高精度的加工要求。为研究铣削用量对铣削激光增材制造钛合金的铣削力的影响,建立了铣削激光增材制造(selective laser melting, SLM) TC4钛合金的仿真模型;另外,采用与仿真模型相同的铣削用量进行了铣削试验,对仿真和试验结果进行了极差分析。分析结果表明,轴向切深a_(p)对铣削力影响程度最大、其次为铣削速度v_(c)和每齿进给量f_(z)。最优铣削参数为铣削速度v_(c)=55 m/min,每齿进给量f_(z)=0.04 mm/z,轴向切深a_(p)=0.3 mm。铣削仿真和试验的误差对比分析结果表明,所建立的铣削仿真模型是合理可行的,因此,基于此铣削仿真模型,采用单因素试验法进行了仿真和铣削试验,研究结果表明,随着铣削速度、轴向切深和每齿进给量的增大,铣削力增大,但当铣削速度超过75 m/min时铣削力反而减小。 展开更多
关键词 铣削 激光增材制造tc4钛合金 铣削力 铣削用量
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不同热处理工艺下激光增材制造TC4钛合金组织与性能研究进展 被引量：19
3
作者 王普强 吴梦杰 +2 位作者 王豫跃 解瑞东 张安峰 《航空制造技术》 2020年第10期56-65,共10页
由于激光增材制造(Laser Additive Manufacturing,LAM)TC4钛合金加工成形过程的特殊性,导致该合金在力学性能上存在明显的各向异性,同时韧性、疲劳性能不能很好地满足使用要求。从材料组织与力学性能之间的关系出发,介绍了不同热处理工... 由于激光增材制造(Laser Additive Manufacturing,LAM)TC4钛合金加工成形过程的特殊性,导致该合金在力学性能上存在明显的各向异性,同时韧性、疲劳性能不能很好地满足使用要求。从材料组织与力学性能之间的关系出发,介绍了不同热处理工艺对激光增材制造TC4钛合金组织与力学性能的影响,指出了当前激光增材制造TC4钛合金热处理研究中存在的问题,并为后续激光增材制造TC4钛合金的热处理研究提供思路与方向。 展开更多
关键词 激光增材制造 tc4钛合金 热处理工艺 微观组织调控 力学性能
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激光增材制造体育器材用TC4钛合金疲劳裂纹扩展行为研究 被引量：1
4
作者 刘硕 王启慧 王志鹏 《精密成形工程》 北大核心 2024年第1期59-65,共7页
目的揭示应力比对增材制造TC4钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响规律。方法采用紧凑型拉伸试样,在恒载荷幅条件下对激光增材制造TC4钛合金进行了应力比为0.1、0.3和0.5的疲劳裂纹扩展实验,定量评价了不同应力比下合金的疲劳裂纹扩展速率和... 目的揭示应力比对增材制造TC4钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响规律。方法采用紧凑型拉伸试样,在恒载荷幅条件下对激光增材制造TC4钛合金进行了应力比为0.1、0.3和0.5的疲劳裂纹扩展实验,定量评价了不同应力比下合金的疲劳裂纹扩展速率和变化规律。基于Paris公式对裂纹扩展速率进行了拟合,分析了应力比对各参数的影响规律。最后通过扫描电镜对断口表面形貌进行了观察,分析了应力比对断裂模型的影响。结果在相同的∆K条件下,疲劳裂纹扩展速率随着应力比的增大而增大。在Paris公式中,参数C随应力比的增大而减小,参数m随应力比的增大而增大,并且m和lgC呈现线性关系。随应力比的增大,断口表面的河流花样增多、疲劳辉纹变浅、二次裂纹数量增加。结论应力比引起的裂纹尖端闭合效应和平面应力比变化是导致裂纹扩展速率发生改变的主要原因。 展开更多
关键词 激光增材制造 tc4钛合金 疲劳裂纹扩展 应力比
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基于Box-Behnken设计的增材制造TC4铣削参数优化
5
作者 卢一铭 金成哲 +1 位作者 王俊杰 刘玮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期157-160,共4页
采用激光增材制造TC4钛合金零件在不能满足加工精度和表面粗糙度要求时,还需应用铣削等切削方法进行加工,从而满足其使用要求。以切削速度、每齿进给量、铣削深度为优化设计变量,切削力为响应性能指标,运用Box-Behnken方法设计出曲面响... 采用激光增材制造TC4钛合金零件在不能满足加工精度和表面粗糙度要求时,还需应用铣削等切削方法进行加工,从而满足其使用要求。以切削速度、每齿进给量、铣削深度为优化设计变量,切削力为响应性能指标,运用Box-Behnken方法设计出曲面响应法的试验方案,建立出铣削激光增材制造TC4钛合金的响应模型。通过对切削力两个回归模型进行显著性分析,P值<0.0001、校正系数R^(2)=0.9908≈1,表明该模型的可靠性较高。参数优化发现铣削参数对切削力的影响顺序为:铣削深度>切削速度>每齿进给量。通过运用曲面响应法的多目标优化,得到以切削力最小为优化目标最优铣削参数组合为切削速度v_(c)=55 m/min,每齿进给量f_(z)=0.04 mm/z和铣削深度a_(p)=0.3 mm。 展开更多
关键词 增材制造tc4钛合金 铣削 Box-Behnken 参数优化
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大厚度TC4钛合金激光增材连接过程分区组织调控
6
作者 吕飞阅 王磊磊 +4 位作者 高转妮 张家豪 黎一帆 李琳沁 占小红 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1285-1299,共15页
针对大厚度钛合金构件激光增材连接过程中热累积效应导致的组织粗化及性能劣化问题,本文开展了微观组织分区调控研究,分析了厚板不同位置的晶粒尺寸与析出相形态随着激光功率与扫描速率的变化规律,形成了激光增材连接件分区组织调控方... 针对大厚度钛合金构件激光增材连接过程中热累积效应导致的组织粗化及性能劣化问题,本文开展了微观组织分区调控研究,分析了厚板不同位置的晶粒尺寸与析出相形态随着激光功率与扫描速率的变化规律,形成了激光增材连接件分区组织调控方法。结果表明:通过改变激光功率来调控组织形态的参数灵敏度较高,针对激光增材连接过程热累积效应导致的组织粗化问题,需改变激光扫描速率来调控试样中上部及顶部的组织形态。当激光有效能量为5.46×10^(5) J时,增材连接试样的抗拉强度高达915 MPa左右,同时断口韧窝尺寸较大,材料塑韧性较优异。因此,在激光增材连接过程中进行分区组织调控,可实现连接件整体力学性能的显著提升。 展开更多
关键词 激光增材连接 tc4钛合金 有效激光能量 微观组织 分区调控
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Nb对激光增材制造TC4沉积态组织与性能的影响 被引量：1
7
作者 刘晏硕 徐诺 +2 位作者 徐国建 王辰阳 邢飞 《热加工工艺》 北大核心 2024年第7期41-46,共6页
通过激光同轴送粉增材制造技术制备了TC4与TC4+Nb沉积态样件,研究了Nb对TC4沉积态显微组织、相组成及力学性能的影响规律。结果表明,TC4与TC4+Nb沉积态的组织均由大量α-Ti及少量β-Ti构成。随着Nb含量从0增加到8%,TC4沉积态的原始β-T... 通过激光同轴送粉增材制造技术制备了TC4与TC4+Nb沉积态样件,研究了Nb对TC4沉积态显微组织、相组成及力学性能的影响规律。结果表明,TC4与TC4+Nb沉积态的组织均由大量α-Ti及少量β-Ti构成。随着Nb含量从0增加到8%,TC4沉积态的原始β-Ti和初生针状α-Ti平均晶粒尺寸逐渐减小,初生针状α-Ti尺寸减小了67.4%;同时网篮组织得到细化,β相含量明显增加。添加Nb能够显著提高TC4沉积态样件的拉伸性能,TC4+6%Nb沉积态样件拉伸性能最优,满足锻件标准要求。 展开更多
关键词 激光增材制造 tc4钛合金 显微组织 力学性能
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微铸锻增材制造TC4-DT合金的高温力学性能与断裂失效行为
8
作者 牛香力 王祖恒 +3 位作者 高一峰 吴传栋 宋新莉 刘静 《热加工工艺》 北大核心 2024年第20期100-105,共6页
研究了微铸锻增材制造TC4-DT合金的高温力学性能与断裂失效行为。通过X射线衍射、光学显微镜和扫描电子显微镜观察了微铸锻增材制造TC4-DT合金在平行沉积扫描方向与平行沉积增高方向的相组成与显微结构,测试了不同温度(500、600和700℃)... 研究了微铸锻增材制造TC4-DT合金的高温力学性能与断裂失效行为。通过X射线衍射、光学显微镜和扫描电子显微镜观察了微铸锻增材制造TC4-DT合金在平行沉积扫描方向与平行沉积增高方向的相组成与显微结构,测试了不同温度(500、600和700℃)TC4-DT合金的高温力学性能,观察了不同测试温度的拉伸断口形貌并分析了其断裂失效行为。结果表明:微铸锻增材制造TC4-DT合金主要物相为α相,平行和垂直于沉积方向的显微结构主要是网篮状组织和片层α组织,未观察到明显的各向异性。随温度升高,TC4-DT合金的强度降低,断裂行为由穿晶断裂向沿晶断裂转变。材料失效行为的主要影响因素包括高温下晶粒的长大、晶界的软化、气孔的长大与聚集。 展开更多
关键词 tc4-DT合金 增材制造 高温力学性能 断裂失效行为
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锻造–电弧增材复合制造TC11钛合金组织与力学性能研究 被引量：1
9
作者 罗志伟 张睿泽 +4 位作者 张京京 李权 冯晨 宋全 王福德 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第21期68-75,共8页
采用金相观察、拉伸试验、扫描电镜观测、显微硬度测试和统计学分析等方法对锻造+电弧增材复合制造的TC11钛合金宏、微组织和力学性能开展研究。结果表明,复合制造试样根据组织特点可分为电弧增材区、热影响区和锻造区。热处理前后宏观... 采用金相观察、拉伸试验、扫描电镜观测、显微硬度测试和统计学分析等方法对锻造+电弧增材复合制造的TC11钛合金宏、微组织和力学性能开展研究。结果表明,复合制造试样根据组织特点可分为电弧增材区、热影响区和锻造区。热处理前后宏观晶粒从锻造区到电弧增材区均呈现出“拉长等轴晶–细小等轴晶–柱状晶”的分布特征。沉积态显微组织由锻造区粗大魏氏组织过渡至增材区细小网篮组织,双重退火后,锻造区发生再结晶,网篮组织转变为双态组织,增材区仍为网篮组织,但片状α相尺寸增大。力学性能测试结果表明,在位错和晶界的共同影响下,锻造区强度略高于增材区,导致断裂均发生在电弧增材侧。复合制造综合力学性能介于电弧增材和锻造之间,整体呈现低强高塑的特点。 展开更多
关键词 tc11钛合金 电弧增材制造 锻造 复合制造 显微组织 力学性能
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激光增材制造TC4/TC11钛合金梯度结构温度场预测与显微组织分析 被引量：15
10
作者 孙成 孙亦璋 +1 位作者 刘金 张纪奎 《航空制造技术》 2018年第4期96-101,共6页
使用激光增材制造技术制备TC4/TC11钛合金梯度材料典型沉积试样,测量沉积过程中3个特征位置的温度历程,并对沉积试样进行显微组织观察。建立了激光增材制造TC4/TC11梯度材料结构温度场预测有限元模型。有限元模型的温度场计算结果与试... 使用激光增材制造技术制备TC4/TC11钛合金梯度材料典型沉积试样,测量沉积过程中3个特征位置的温度历程,并对沉积试样进行显微组织观察。建立了激光增材制造TC4/TC11梯度材料结构温度场预测有限元模型。有限元模型的温度场计算结果与试验结果吻合较好,同时有限元模型所计算的Tβ温度转变线位置与试样显微组织中观察得到的结果一致。显微组织观察结果表明,试样中无缺陷,顶部为等轴晶区域,从增材底部到等轴晶区域之间存在贯穿整个增材区域的柱状晶;在Tβ温度转变线两侧微观组织有明显不同:最后一层增材过程中,温度超过Tβ的组织冷却后为超细α+β网篮组织,温度未达到Tβ的组织冷却后为带有大量α集束的α+β网篮组织;在设计界面(材料组分变化位置)处组织连续、无突变。 展开更多
关键词 激光增材制造 梯度材料 有限元模型 温度场 钛合金 显微组织
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电弧增材制造TC4钛合金宏观晶粒演化规律 被引量：16
11
作者 杨海欧 王健 +3 位作者 王冲 魏雷 周颖惠 林鑫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2028-2031,2046,共5页
由于电弧增材制造是目前众多增材制造方法中的研究热点之一,且TC4是研究最广泛的钛合金,因此本工作研究了电弧增材制造TC4直壁墙的宏观组织演变。首先通过单道单层实验修正双椭球热源模型的形状参数,应用修正后的模型模拟四组直壁墙成... 由于电弧增材制造是目前众多增材制造方法中的研究热点之一,且TC4是研究最广泛的钛合金,因此本工作研究了电弧增材制造TC4直壁墙的宏观组织演变。首先通过单道单层实验修正双椭球热源模型的形状参数,应用修正后的模型模拟四组直壁墙成形过程中的温度场及温度变化速率,通过模拟结果分析组织的演变规律。直壁墙底部为等轴晶组织,上部为柱状晶组织。低焊接电流有助于等轴晶的形成,但等轴晶区的尺寸及等轴晶的大小与线能量密度无关。 展开更多
关键词 电弧增材制造 tc4钛合金 数值模拟 宏观组织
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电弧增材制造技术及其在TC4钛合金中的应用研究进展 被引量：19
12
作者 杨海欧 王健 +2 位作者 周颖惠 王冲 林鑫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1884-1890,共7页
增材制造是于20世纪80年代中期发展起来的一门新兴技术,因能快速精确地制造出形状复杂的结构件而受到广泛关注。电弧增材制造是以电弧为热源,采用逐层堆焊的方式制造出致密的金属构件,具有制造成本低廉、成形效率高的突出特点,在大尺寸... 增材制造是于20世纪80年代中期发展起来的一门新兴技术,因能快速精确地制造出形状复杂的结构件而受到广泛关注。电弧增材制造是以电弧为热源,采用逐层堆焊的方式制造出致密的金属构件,具有制造成本低廉、成形效率高的突出特点,在大尺寸、复杂零件的快速成形技术中表现出明显的优势,因而在航空航天、汽车船舶等领域有广阔的应用前景。TC4的化学活性高、热导率低、强度高,具有优异的综合力学性能,是应用最广泛的钛合金。TC4并不适合采用传统的加工方法制备,因此采用电弧增材制造的方法成形TC4结构件。但成形件典型的宏观组织为外延生长的柱状晶,导致其力学性能存在各向异性。本文综述了电弧增材制造的发展历史,结合该技术的特征及国内外研究现状,介绍了电弧增材制造TC4钛合金成形件的组织及性能方面的研究进展。 展开更多
关键词 电弧增材制造 tc4钛合金 宏观/微观组织 力学性能
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模拟体液环境下增材制造各向异性对TC4合金腐蚀磨损性能的影响
13
作者 王进华 湛思唯 +1 位作者 曹晟 纪秀林 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期53-62,共10页
为揭示在体液环境中选择性激光熔化技术(SLM)制备的不同取向的TC4合金耐腐蚀磨损性能差异,采用摩擦与电化学联用的腐蚀磨损测试方法,在0.3~1.0 N载荷下,在PBS磷酸盐缓冲液中研究不同取向(0°、45°、90°)的TC4合金试样以... 为揭示在体液环境中选择性激光熔化技术(SLM)制备的不同取向的TC4合金耐腐蚀磨损性能差异,采用摩擦与电化学联用的腐蚀磨损测试方法,在0.3~1.0 N载荷下,在PBS磷酸盐缓冲液中研究不同取向(0°、45°、90°)的TC4合金试样以及传统锻造态TC4合金试样的腐蚀磨损性能。研究结果表明:SLM增材制造TC4合金试样在不同取向上均以细针状α′相(hcp)为主以及少量β相(bcc),导致SLM试样的平均显微硬度明显高于锻造态TC4合金;不同取向试样的α′相和β相含量有细微的差异,其中0°取向的试样因其最多的α′相而表现出最高平均显微硬度;TC4合金在较低载荷时主要磨损机制为磨粒磨损,在较高载荷时转变为以腐蚀磨损为主,而0°取向的SLM试样因其大量且均匀细小的高强度细针状α′相而表现出最高的耐蚀性和抗腐蚀磨损性能;载荷为0.5 N时,研究的4种试样表现出最大的磨损率差异,其中0°取向试样的磨损率相比45°、90°取向试样和锻造态TC4合金试样分别降低了41.6%、54.7%、75.7%。研究表明,由增材制造逐层堆积方式引起的TC4合金的各向异性会对腐蚀磨损性能造成显著影响,这在医用植入物中为提升具体摩擦面的腐蚀磨损性能而优化增材制造的结构设计具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 tc4合金 增材制造 各向异性 腐蚀磨损 摩擦学
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热处理对激光增材制造TC4ELI显微组织与拉伸性能的影响
14
作者 张文博 胡京伟 +2 位作者 刘炳森 霍海鑫 朱言言 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第18期37-45,共9页
TC4ELI钛合金具有优异的强塑性以及损伤容限性能,广泛地应用于飞机的整体承力构件。但是通过增材制造的方法制造的TC4ELI钛合金构件,由于其不同的原始β晶粒形貌以及显微组织,往往需要采取与锻件不同的热处理方式。因此,系统地研究了激... TC4ELI钛合金具有优异的强塑性以及损伤容限性能,广泛地应用于飞机的整体承力构件。但是通过增材制造的方法制造的TC4ELI钛合金构件,由于其不同的原始β晶粒形貌以及显微组织,往往需要采取与锻件不同的热处理方式。因此,系统地研究了激光增材制造TC4ELI沉积态组织,以及高温退火对激光增材制造TC4ELI的显微组织和力学性能的影响,来得到适合于增材制造TC4ELI的热处理方式。结果表明,随两相区退火温度上升,初生α相宽度增加而含量下降,且有此初生α相析出,而单相区退火后,仍为超细网篮组织。经过两相区高温退火后的TC4ELI钛合金,其显微硬度下降,抗拉强度略有增加,屈服强度略有下降,塑性变化不大,各向异性改善不明显,而单相区高温退火后,强度略有增加,塑性剧烈下降。不同于锻造TC4ELI的单相区高温退火,增材制造TC4ELI在两相区双重退火强塑性匹配更优。 展开更多
关键词 激光增材制造 tc4ELI 热处理 显微组织 力学性能
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激光沉积制造TB6钛合金热处理与各向异性研究
15
作者 李长富 钱鑫 +2 位作者 杨光 任宇航 王向明 《材料工程》 北大核心 2025年第3期169-177,共9页
研究了不同热处理制度对激光沉积制造TB6钛合金力学性能的各向异性影响,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析显微组织的演化过程,探究各向异性随热处理改变的变化趋势及影响机理。结果表明:激光沉积制造TB6钛合金组... 研究了不同热处理制度对激光沉积制造TB6钛合金力学性能的各向异性影响,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析显微组织的演化过程,探究各向异性随热处理改变的变化趋势及影响机理。结果表明:激光沉积制造TB6钛合金组织中原始β晶粒形状与初生α相(α_(p)相)的尺寸形貌受热梯度影响较大,两方面因素共同作用下,使沉积态试样室温拉伸性能出现各向异性,在垂直沉积方向(X向)上的抗拉强度相比沉积方向(Z向)上的高7.3%,屈服强度高5%、而伸长率则低32.4%。低温退火对显微组织的影响较小,仅塑性的各向异性有所降低;高温退火后α_(p)相长宽比差异程度降低,室温拉伸性能的各向异性随之降低;固溶时效后析出的次生α相(α_(s)相)使合金强化机制发生改变,且α_(s)相无明显的择优析出生长,使得强度提高的同时其室温拉伸性能的各向异性趋于消除。 展开更多
关键词 激光增材制造 TB6钛合金 热处理 显微组织 各向异性
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激光冲击强化对激光增材TC4钛合金组织和抗氧化性的影响 被引量：12
16
作者 薛军 冯建涛 +5 位作者 马长征 宋斌文 郭伟 彭鹏 孙汝剑 朱颖 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期198-205,共8页
近年来,激光增材制造技术(3D打印)成为科学研究及工业应用领域的热点。为了研究激光冲击强化对增材制造TC4钛合金性能的影响,本文采用能量为5 J,波长为1 064 nm,脉宽为10 ns,光斑直径为3 mm的脉冲激光对3D打印TC4钛合金进行激光冲击强化... 近年来,激光增材制造技术(3D打印)成为科学研究及工业应用领域的热点。为了研究激光冲击强化对增材制造TC4钛合金性能的影响,本文采用能量为5 J,波长为1 064 nm,脉宽为10 ns,光斑直径为3 mm的脉冲激光对3D打印TC4钛合金进行激光冲击强化,分析了激光冲击强化前后材料的显微硬度、显微组织、残余应力以及高温氧化性能。结果表明,经过激光冲击强化后,材料的显微硬度比激光冲击强化前提高了8%,影响层深度达到0.4 mm,强化区域的晶粒得到细化,位错增多,并产生形变孪晶;激光冲击强化的残余压应力数值高达472 MPa,材料的高温抗氧化性能也得到改善。 展开更多
关键词 激光冲击强化 激光增材制造 钛合金 抗氧化性
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增材制造TC4钛合金的动态力学行为研究 被引量：11
17
作者 西禹 张强 +2 位作者 张欣钥 刘小川 郭亚洲 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期425-444,共20页
增材制造TC4钛合金是具有优良的力学性能和工艺性能的金属材料,在航空航天领域已得到重要应用.近年来,在塑性力学的研究中,探究应力状态对金属材料变形和失效行为的影响得到广泛关注,然而大部分的研究都是在准静态下完成的,对于中高应... 增材制造TC4钛合金是具有优良的力学性能和工艺性能的金属材料,在航空航天领域已得到重要应用.近年来,在塑性力学的研究中,探究应力状态对金属材料变形和失效行为的影响得到广泛关注,然而大部分的研究都是在准静态下完成的,对于中高应变率下金属材料变形失效的研究较少.本文从增材制造TC4钛合金的基本力学性能出发,考虑应力状态和应变率对其变形和失效行为的影响,采用应力三轴度η和罗德角参数■表征应力状态,设计了相应的试样形式和实验方法.利用电子万能实验机、高速液压伺服实验机以及分离式Hopkinson杆,结合数字图像相关法分析对材料在不同应变率、不同应力状态下的力学性能进行了测试,获得其变形和失效特性.为得到试样内部应力状态历程参数和应变场,通过ABAQUS进行数值仿真,得到试样应变最大处的应力状态历程参数和失效应变.以实验测试和仿真分析结果为基础,对传统MMC失效模型进行了修正,建立了全面考虑应变率、应力三轴度和罗德角效应的增材制造TC4材料的失效模型;同时建立了考虑应力三轴度η和应变率效应的Johnson-Cook失效模型.并通过对增材制造TC4钛合金平板进行高速冲击实验和数值仿真,验证了本文拟合的该材料的本构模型和失效模型描述高应变率下变形失效行为的有效性. 展开更多
关键词 动态力学性能 本构模型 失效模型 应力状态 增材制造tc4钛合金
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CMT电弧增材制造TC4钛合金的显微组织与力学性能 被引量：11
18
作者 李长富 郑鉴深 +2 位作者 周思雨 杨光 王向明 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2609-2619,共11页
采用冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术制备了TC4钛合金样品,测试了沉积态试样的拉伸性能、冲击性能和疲劳性能,讨论电弧增材制造钛合金成形件的疲劳断裂机理。结果表明:经历CMT工艺条件下的快速熔凝过程后,钛合金成形件内宏观组织由外... 采用冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术制备了TC4钛合金样品,测试了沉积态试样的拉伸性能、冲击性能和疲劳性能,讨论电弧增材制造钛合金成形件的疲劳断裂机理。结果表明:经历CMT工艺条件下的快速熔凝过程后,钛合金成形件内宏观组织由外延生长的粗大β柱状晶组成,显微组织为细长α片层和网篮组织。成形件拉伸强度较高,达到锻件拉伸强度水平,但是塑性较低,略低于锻件塑性,且存在一定的各向异性,拉伸断口呈现半解理断裂与半韧性断裂特征。沉积态钛合金成形件具有良好的冲击性能,但冲击性能的各向异性并不显著。钛合金成形件的高周疲劳极限为460 MPa,疲劳源均形核于条状未熔合缺陷及气孔缺陷处。缺陷直径越大,距离表面越近,应力集中现象就越明显,导致样品具有较低的疲劳强度和疲劳寿命。 展开更多
关键词 CMT电弧增材制造 tc4钛合金 显微组织 拉伸性能 疲劳性能
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电弧送丝增材制造TC4钛合金力学性能研究 被引量：1
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作者 黄兴 蒋泽 +4 位作者 韦朋余 陈小平 黄旭峰 王连 王若烨 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期1811-1822,共12页
钛合金是深海潜水器耐压结构的主要候选材料。电弧送丝增材制造技术(WAAM)凭借其高效率、低成本、高灵活性等优点,在深潜器耐压结构部件上极具应用前景。然而,增材制造钛合金的力学性能问题阻碍了其进一步发展。本文选取电弧送丝增材制... 钛合金是深海潜水器耐压结构的主要候选材料。电弧送丝增材制造技术(WAAM)凭借其高效率、低成本、高灵活性等优点,在深潜器耐压结构部件上极具应用前景。然而,增材制造钛合金的力学性能问题阻碍了其进一步发展。本文选取电弧送丝增材制造TC4钛合金材料开展试验得到其相关力学性能参数,并进一步建立疲劳裂纹萌生寿命的有限元预测模型,通过与试验结果对比验证此模型在预测增材制造TC4钛合金材料疲劳裂纹萌生寿命时的可行性。试验结果表明:电弧送丝增材制造TC4钛合金的弹性模量、抗拉强度、泊松比等性能与传统TC4锻件的相近,但疲劳性能差距较大;本文建立的疲劳裂纹萌生寿命预测模型与试验结果误差不超过40%,具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 增材制造 tc4钛合金 力学性能 疲劳寿命
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陶瓷丸喷丸强化对激光增材制造TC18钛合金疲劳性能的影响 被引量：7
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作者 冯抗屯 翟甲友 +2 位作者 杨凯 张平则 高頔 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期92-96,101,共6页
对激光增材制造成形TC18钛合金进行陶瓷丸喷丸强化,研究了喷丸强度对其表面形貌、表面粗糙度、表层残余压应力、硬度和疲劳性能的影响。结果表明:随着喷丸强度的提高,合金表面加工痕迹逐渐消失但弹坑变得明显,表面粗糙度和残余压应力均... 对激光增材制造成形TC18钛合金进行陶瓷丸喷丸强化,研究了喷丸强度对其表面形貌、表面粗糙度、表层残余压应力、硬度和疲劳性能的影响。结果表明:随着喷丸强度的提高,合金表面加工痕迹逐渐消失但弹坑变得明显,表面粗糙度和残余压应力均增大;喷丸强化可以提高合金的硬度和弹性模量;随着喷丸强度的提高,合金疲劳寿命先增大后减小,疲劳裂纹源先从表面向材料内部转移,后回到表层;0.20~0.25 mm喷丸强度试样的疲劳寿命最高。 展开更多
关键词 喷丸强化 增材制造 tc18钛合金 残余压应力 疲劳性能
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