选区激光熔化TiAl合金裂纹产生机制及工艺优化试验研究

摘要

TiAl合金具有优良的整体性能而获得广泛应用,但传统加工工艺容易出现缺陷,制约了该材料的进一步应用,采用增材制造技术即选区激光熔化(SLM)技术成形TiAl合金,分析总结了裂纹产生的机制,即温度梯度和残余应力导致了裂纹的出现,并研究了减少裂纹出现的工艺方法。首先总结了TiAl合金的发展及成形现状,针对SLM技术成形TiAl合金过程中裂纹产生的原因,采用不同温度的基板预热、预烧结、重熔等辅助工艺及其组合研究了成形中各种工艺过程对裂纹抑制的效果,进行了单熔道和块体的3D打印实验研究。实验结果表明:不使用任何辅助工艺的效果最差,单独采用一种优化工艺方案,基板预热改善效果最好,预烧结和重熔次之;组合工艺中,采用基板预热辅助预烧结或重熔工艺的效果有利于裂纹的消除,其中最优的工艺组合为基板预热200℃与预烧结工艺,预热使残余应力减少,预烧结降低了温度梯度,工艺组合的综合作用延缓了裂纹的出现,取得了最好的截面质量。