钛合金在增材制造中的研究进展与趋势

钛合金在增材制造中的研究进展与趋势目录发展现状钛合金结论展望发展现状发展现状增材制造技术是一种用材料逐层或逐点堆积出制件的制造方法，其迅速在工业造型、制造、建筑、医学等领域得到良好应用。“”——王从军注：薄材叠层增材制造技术2013.064/20发展现状增材制造技术用途注：廖文俊与胡捷,增材制造技术的现状和产业前景.装备机械,2015(01):第1-7页.5/20钛合金钛合金-国内外研究现状不同种类钛合金出现时间轴Ti-6Al-4V(TC4)Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V(TA15)Ti-6Al-3.5Mo-1.8Zr-0.3Si(TC11)Ti-4Al-1.5Mn(TC2)Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si(TC6)Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.3Si-1Nd(Ti60)Ti-6Al-2.8Sn-4Zr-0.5Mo-0.4Si-0.1Y(Ti600)注：胡捷等,金属材料在增材制造技术中的研究进展.材料导报,2014(S2):第459-462页.7/20钛合金-微观结构钛合金粉末超细TC4钛合金粉末8/20钛合金—常见技术钛合金增材制造技术熔化沉积送粉选区熔化储粉激光立体成形技术电子束熔丝成形技术激光选区熔化成形技术电子束选区熔化成形技术激光，同轴送粉电子束，送丝激光，铺粉电子束，铺粉钛合金增材制造技术分类注：邓贤辉与杨治军,钛合金增材制造技术研究现状及展望.材料开发与应用,2014(05):第113-120页9/20钛合金—常见技术四种钛合金增材制造工艺对比注：邓贤辉与杨治军,钛合金增材制造技术研究现状及展望.材料开发与应用,2014(05):第113-120页10/20钛合金—原材料特性合金粉末：粒度、形状及氧的质量分数对产品的质量会产生显著影响气孔缺陷与粉末的松装密度有关电子束熔融技术的材料是各种合金粉体为解决粉末易被电子束推开的问题，可采用1、水雾化法制得的粉末；2、不同粒径混合的粉末合金丝材：电子束自由成形技术的熔覆材料为各种合金丝材考虑丝材的直径均匀度和元素含量波动度以电子束为热源的快速成形制造中，考虑真空挥发问题为此，应制定特殊的原材料化学组份指标11/20钛合金-冶金缺陷材料特性特种参量缺陷带来什么影响？注：邢建伟等,钛合金零件增材制造中的材料测试,全面建成小康社会与中国航空发展——2013首届中国航空科学技术大会2013:中国北京.第5页12/20钛合金-组织与力学性能宏观上，组织由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大柱状胞晶组成.微观上，初生柱状晶由针状、魏氏板条及一定体积分数的板条间相组成.LSF（(lasersolidForming）制造的α+β钛合金Ti-6Al-4V构件从底部到顶部的宏微观组织.在LSF件的顶部,出现了等轴晶层柱状胞晶生长机理：初生柱状枝晶凝固过程中枝晶间无低熔点共晶相，初生枝晶的亚晶界穿透固态相变过程中板条的生长消失注：林鑫与黄卫东,高性能金属构件的激光增材制造.中国科学:信息科学,2015(09):第1111-1126页13/20钛合金-组织与力学性能钛合金沉积态性能呈现各向异性：沿沉积方向强度低而延伸好垂直于沉积方向正好相反其制成品经过退火及固溶、时效强化等热处理后，性能差异基本消失。钛合金主承力构件加强框C919飞机钛合金中央翼缘条14/20钛合金-测试检验控制原材料测试检验控制冶金缺陷的测试检验制件的组织及性能测试增材制造原材料的力学性能、金相组织等无法进行；粉体材料应着重关注其粒度、粒度分布、形貌及颗粒中的空隙；丝材应考察其几何尺寸均匀度；目前尚无用于粉体及丝材的标准规范。主要为熔化不良与过热变形开裂；可采用锻件材料测试中常用的金相显微组织观察、X射线探伤机、超声波探伤等；缺陷的典型形态、裂纹评价指标及标准规范等待定。沉积态可采用光学显微镜、扫描电镜观察暗区，快速凝固使组织更为细小，观察的放大倍数较传统材料高；力学性能测试与锻铸件所采用的方法相似；目前同样没有可以直接采用的标准。15/20结论结论12有优有劣，优大于劣增材制造组织特点增材制造较传统加工方法有不可替代的优越性，也有很多方面需要完善。只有成型质量、速度、成本有了质的飞越，增材制造才能为制造业的发展提供巨大的动力。宏观组织：发现层与层、道与道之间有深浅相间的条带花样在沉积态的制件内部沿堆积方向生长的粗大柱状晶；明区显微组织与暗区显微组织分别为细小的针状马氏体和网篮组织3钛合金测试技术钛合金增材制造中的测试具有其独特之处。原材料、缺陷、组织的测试项目与锻件等有较大差异，但材料测试所需测设备均属常见测试设备。17/20展望展望12增材制造金属材料的力学性能远未完美,，即使是对于目前研究最为成熟的Ti-6Al-4V合金，其中、低周疲劳强度还有待进一步的提高,增材制造的组织特征和强韧化机理亟待解决；数据库、标准/认证体系缺乏，有待进一步改善。不知道材料的局限性和优点导致选材困难；有限的数据不足以建立精确的数学模型，降低了对产品性能的预期能力；几乎没有什么可查阅的公开产品性能数据3为了满足产品的最终要求，增材制造产品经常需要后处理工序。这些步骤会影响生产效率并增加了生产成本，此外还有可能引入新的工艺变量，影响产品质量。对增材制造后处理的精确控制还需要进一步解决；19/20Thankyou!