点式锻压激光修复TC4锻件组织及性能

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TC4钛合金又称Ti6Al4V,主要合金元素是铝和钒,是一种α+β钛合金,拥有高断裂韧性、低密度、高强度、优良的耐腐蚀性能和优越的生物相容性等优点,非常适合应用于航空航天零部件、生物医学植入物和汽车零部件。激光增材修复技术具有可控制热量输入到受损零件和较低的维修成本的优点,逐渐被用于修复受损零件。传统钛合金激光修复熔覆区域会形成粗大的柱状晶体,力学性能各向异性,限制了其在不同应力环境下的生产应用。本试验采用点式锻压激光修复技术对商业购买的轧制TC4钛合金板材进行修复。采用三种不同热处理制度对TC4修复试样进行处理,对样品不同修复区域,不同热处理制度的显微组织、显微硬度、拉伸性能以及断口进行了深入的探讨分析。结果表明:点式锻压激光修复TC4修复样品由修复区、热影响区和热轧基体区组成。三个区域的组织形貌连续渐变,连接区域的熔合致密。修复区的宏观组织为细小均匀等轴晶,平均尺寸为150-350μm,晶粒内部的微观组织为网篮组织。点式锻压激光修复TC4修复件的修复区拉伸试样、在X轴方向取样和在Z轴方向取样的50%修复体积拉伸试样的屈服强度、抗拉强度和延伸率都满足ASTM B381-2013标准钛合金锻件标准。经过550℃/4 h/AC后,修复区和基体区的显微组织没有明显变化,但力学性能趋于相似。850℃/2 h/AC热处理后,修复区中板条α相有变粗或球化的现象,修复区和基体区的延伸率急剧下降。经过940℃/2h/AC+550℃/4 h/AC固溶时效热处理后,修复区的微观组织为等轴α相、板条α相和β转变组成的三态组织,修复区和基体区的试样发生脆断。点式锻压激光修复TC4修复样不宜选择温度过高的热处理制度。
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