激光功率依赖的微结构演变和Ti80合金中的断裂机制:一个多层次的调查

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 制造过程 制造过程 制造过程

背景情况:

• 激光接是合金的关键连接工艺.
• 了解接参数对Ti80合金性能的影响对于工业应用至关重要.

研究的目的:

• 为了研究不同激光功率对4毫米厚的Ti80合金接特性的影响.
• 为了将激光接参数与微观结构演变和机械性能相关联.
• 用实验数据验证模拟模型.

主要方法:

• 激光接Ti80合金在不同的功率级别.
• 基于ABAQUS的有限元模拟用于热和应力分析.
• 模拟结果的实验验证.
• 电子反射散射衍射 (EBSD) 用于微观结构分析 (粒度边界,KAM,GND密度).
• 机械测试 (硬度,抗拉强度,延长).

主要成果:

• 激光功率的增加改变了接形态,从Y形变为X形,并影响了孔隙形成.
• 接区域呈现出精细的针状α'相微观结构.
• 与基材 (320-360 HV) 相比,接区 (420-460 HV) 的硬度显著增加.
• 拉力强度达到了903.12MPa,在3000W时有10.40%的延伸,这表明柔性骨折.
• 模拟准确地预测了纵向残余应力,误差很小 (1.65-1.81%).

结论:

• 激光功率是影响Ti80合金接质量和机械性能的一个关键参数.
• 微观结构特征,如α'阶段和脱位密度,与增强的机械性能相关.
• FEA模拟可提供可靠的预测,以激光接Ti80元件的残余应力.