超声对直接激光沉积钛基复材中未熔TiC聚集现象的影响

摘要

目的改善直接激光沉积TiC_(p)增强TC4复合材料中未熔TiC(UnmeltedTiC,UMT)的聚集情况,提高钛基复合材料的力学性能。方法利用定点超声辅助直接激光沉积工艺制备了20%、30%(质量分数)TiC_(p)/TC4复合材料,通过金相显微镜观察UMT的分布情况,采用X射线衍射仪分析物相组成、衍射峰强度与半峰宽变化。通过扫描电子显微镜(SEM)进一步分析样件的微观组织,并使用SEM配备的能谱仪模块对元素分布情况和元素含量进行分析,同时观察拉伸样件的断口微观形貌和初生TiC情况。分别采用显微硬度仪和微机控制电子万能试验机测试样件的显微硬度与拉伸性能。结果超声产生的声流、空化和机械效应不断搅拌熔池,增大了熔池的润湿性,初生TiC熔化/溶解更加充分,改善了UMT在熔覆层边缘的聚集情况。在超声能场辅助作用下,20%、30%(质量分数)TiC_(p)/TC4复合材料的平均显微硬度分别提升了8.4%和12.7%,极限拉伸性能分别提升了8.0%和15.0%。结论定点超声高频振动可以有效改善UMT聚集现象,使TiC_(p)在TC4基体中分布得更加均匀,增强了熔覆层间结合强度,最终使沉积件力学性能得到提升。