设计一种附加制造的Ti-Al-Fe合金,具有广泛的工艺窗口

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 金工业是金工业的一个方面.

背景情况:

• 激光粉床融合 (LPBF) 需要专门的合金以获得最佳性能.
• 开发具有定制性能,具有成本效益的合金对于先进应用至关重要.

研究的目的:

• 为LPBF设计和制造一种新的,具有成本效益的合金 (Ti-5.2Al-5Fe重量%).
• 为了优化合金的低密度,高强度和良好的β相稳定性.
• 研究组合对可加工性和微观结构的影响.

主要方法:

• 合金设计和组合优化 (Ti-5.2Al-5Fe).
• 使用激光粉床融合 (LPBF) 的制造.
• 微观结构的表征,机械性能 (拉伸性,硬度) 和缺陷分析 (孔隙性,EBSD).

主要成果:

• 实现了低密度 (4.4 g/cm3),高收益率强度 (1052 MPa) 和高硬度 (>400 HV).
• 在广泛的能量密度范围内表现出高密度 (孔径≤2%) 的优良可塑性.
• 在已构建的微观结构中确定了α和β相,α相含量随能量密度而变化.
• 观察到高拉伸强度 (>1290 MPa),但延展性有限 (<2.6%).
• EBSD分析显示,α阶段的微残余应力是低延展性的原因.

结论:

• 新型Ti-5.2Al-5Fe合金对LPBF应用具有前景,因为其有利的性能和广泛的工艺窗口.
• 了解α阶段残余应力的作用是改善未来LPBF合金的可塑性的关键.
• 本研究提供了对LPBF专用合金的合金设计和微结构机制的见解.