高能束快速成形tc4钛合金研究

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1、万方数据分类号UDC作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：密级学位论文高能束快速成形TC4钛合金研究潘士建丁桦教授东北大学材料成型及控制工程研究所李虎副教授东北大学机械工程与自动化学院硕士学科类别：工学材料加工工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：许光明教授王群骄王继杰东北大学2014年6月万方数据AThesisinMaterialFormingEngineering㈣删㈣㈣㈣J0125274ResearchonHigh-energy

2、BeamRapidPrototypingofTC4titaniumalloyByPanShijianSupervisor：ProfessorDingHuaAssociateprofessorLiHuNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并

3、表示谢意。学位论文作者签名：滔，蔓泣日期：z一／筮7．／，学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口’缪，杼学位论文作者签名：确以迎导师签名：签字日期：矽／吵、7·f签字日期：了鹌，扣t≯j7j}万方数据东北大学硕士学位论文摘要高能束快速成形

4、TC4钛合金研究摘要TC4合金(Ti．6A1．4V)是一种中等强度的时B型双相钛合金，以其优异的综合性能，被广泛应用于航空航天等领域，而采用传统方法进行TC4合金的加工成形，具有成本高、周期长，技术难度大等缺点。采用高能束快速成形技术可以实现金属零件的近净成形，为钛合金零件的加工成形提供了～种高效、快捷的新途径。本文通过开展同步送粉激光直接沉积成形(DirectLaserFabrication，DLF)TC4合金和电子束熔丝沉积成形(ElectronBeamFreeformFabrication，EBF)TC4合金的

5、实验研究，揭示了高能束快速TC4合金的组织形成及演变规律。通过开展电子束熔丝沉积成形TC4合金的热处理和搅拌摩擦加工(Frictionstirprocessing，FSP)实验，探索改善EBF成形TC4合金组织，提高材料综合力学性能的途径。得出的结论如下：1．采用两种高能束快速成形技术成形的TC4合金件，均由沿沉积高度方向且穿过多个沉积层生长的粗大柱状晶构成。柱状晶的生长方向受热流影响较大，出现了偏离竖直方向的现象。基体材料对DLF成形TC4合金的晶体生长存在一定影响，但影响范围较小，仅在靠近基板的最初的1~2个沉积

6、层。由于在成形过程中存在高能束的热循环作用，沿成形件的沉积高度方向，周期性的出现明、暗区，并且两个区域的均由网篮组织构成，仅在片层厚度上存在差异。明区组织是由暗区的网篮组织受热而造成疆片层粗化转变而成；明、暗过渡区的组织具有魏氏组织特征，该区域是合金由D相区缓慢冷却而形成的，而较慢的冷却速度是由热循环造成的。DLF成形的TC4合金硬度为335～370HV，抗拉强度935MPa，屈服强度860MPa,伸长率6．5％，达到美国Ti6A14V激光成形标准(AMS499A)，强度达到锻件标准(ASTMB391．05)，但塑性

7、略低于该标准。EBF成形的TC4合金硬度为310～352HV，抗拉强度为845MPa，屈服强度为770MPa，伸长率为6．9％，塑性达到了激光成形标准(AMS499A)，但强度略低于该标准。2．EBF成形TC4合金经退火处理后，组织有粗化现象，力学性能变化不明显，强度略有提高，塑性略微降低；经固溶处理后，合金的强度显著提高，但塑性均出现了不同程度的下降现象。在960’C／lhWC+520*C／6hAC合金中a片层出现了断裂和球化现象，使合金强度升高的同时塑性降低较少，合金的抗拉强度为925MPa，屈服强度835MPa

8、，伸长率5。O％。TI万方数据东北大学硕士学住论文摘要3．经FSP加工后，EBF成形的TC4合金组织显著细化，合金强度显著提高，超过锻件标准(ASTMB381．05)，但塑性降低明显；通过改变加工参数可以控制FSP加工区内的热输入量，进而控制FSP加工区内显微组织的形成。在100／25和150／503nq-参数下，FSP加工区的热输入量较小，温