激光熔化沉积制备TiB+TiC/Ti6Al4V复合材料微观组织研究

摘要

激光熔化沉积制备的钛合金微观组织中常出现异常粗大的柱状晶粒,限制了其在复杂承力结构件方面的应用.为降低原始晶粒的尺寸,提高合金强度,本文基于原位自生反应原理,在Ti6Al4V粉末中添加少量的颗粒增强体B4C得到混合粉末,并通过激光熔化沉积工艺制备出熔覆层以及多层钛基复合材料(TMC).利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和显微硬度仪等测试手段研究了B4C的添加对Ti6Al4V合金微观组织的影响规律,并对其作用机制进行了分析.研究表明:B4C的添加降低了原始β晶粒的尺寸,并强化了合金基体.当添加1wt.％B4C颗粒时,晶粒的外廷生长得到有效抑制,原始β晶粒开始出现柱状晶向等轴晶转变(CET)的趋势,柱状晶粒尺寸由原始的平均600μm减小到50μm.同时,B4C与钛基体发生原位反应形成的混杂增强相TiB和TiC富集在晶界,构成三维网状结构,不仅限制了晶内α相的生长,同时也起到了第二相强化的作用,使基体的硬度较基材提高了15％以上.