大連理工研究團隊在顆粒增強鈦合金方面取得重要進展

Ti6Al4V廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，但較低的硬度和耐磨性限制了其進一步發(fā)展。添加陶瓷顆粒，如SiC、TiB和TiC，可以有效提高Ti6Al4V基體的相應(yīng)性能。目前，定向能量沉積技術(shù)（DED）是制造TiCp增強Ti6Al4V的最佳方法之一。雖然通過熱處理可實現(xiàn)組織調(diào)控，但原位組織調(diào)控具有更高的靈活性和效率，更具優(yōu)勢。

因此，提出電感-激光復(fù)合直接能量沉積技術(shù)（FEMI-DED）來改善缺陷和原位組織，并對FEMI-DED機理進行深入 揭示。

大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院吳東江教授課題組，采用DED與FEMIDED制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% TiCp增強Ti6Al4V，對比分析發(fā)現(xiàn)FEMI-DED可以改善TiCp增強Ti6Al4V的組織和力學(xué)性能。該研究以TiCp reinforced Ti6Al4V of follow-up synchronous electromagnetic inductionlaser hybrid directed energy deposition: Microstructure evolution and mechanical properties發(fā)表在Additive Manufacturing上。

研究結(jié)果表明，與DED相比，由FEMI-DED制備的10% TiCp增強Ti6Al4V中的枝晶狀TiC（DPT）數(shù)量減少，同時形成了大量的顆粒狀TiC。TEM顯示DPT與α-Ti基體之間的界面為半共格界面，并且存在[10]α-Ti/ [1] TiC，（01）α-Ti //（1） TiC取向關(guān)系。

FEMI-DED過程中，感應(yīng)電流使凝固區(qū)域的冷卻速率變小，熔池后部的溫度梯度G減小，生長速率R增加，使得成核傾向增大。另一方面，熔池中不均勻的交變電磁力產(chǎn)生的壓拉力和剪切力，以及溶質(zhì)驅(qū)動的重熔作用使得TiC發(fā)生破碎，從而對復(fù)材組織形態(tài)實現(xiàn)了有效的調(diào)控。