激光选区熔化Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展性能研究

摘要

采用激光选区熔化技术制备了Ti-6Al-4V钛合金紧凑拉伸试验件，对部分试验件进行热处理或热等静压处理，并分别对沉积态、热处理态和热等静压态的部分试验件进行表面机械加工，通过试验获取了不同状态激光选区熔化Ti-6Al-4V的裂纹扩展性能数据，对比研究了不同后处理方式的影响。结合对试验件微观组织及断口形貌的观测，分析了裂纹扩展性能变化的可能原因。研究结果表明，沉积态Ti-6Al-4V中针状马氏体α组织导致其韧性相对低，且由于成形残余应力的存在，其裂纹扩展性能明显低于常规成形材料。热处理和热等静压处理都在一定程度上实现了α相的粗化及β相含量的提高，结合成形残余应力的降低甚至消除，显著提升了材料的裂纹扩展性能，使其裂纹扩展速率与常规成形材料相当。当裂纹尺寸和应力强度因子超过一定范围时，表面机械加工处理对裂纹扩展性能几乎无影响。