Ti6Al4V在不同成形工艺下的数值分析及组织性能

• 作者: 宗学文 张健 卢秉恒
• 来源期刊: 稀有金属
• 关键词: Ti6Al4V 选区激光熔化 熔模铸造 冷却速率 组织性能
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Papers
• 页码范围: 786-795
• 页数: 10页
• 分类号: TG665|TG14
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY20070010

摘要

基于选区激光熔化和熔模铸造不同工艺成形原理,采用有限元数值分析软件以及Fortran语言编写的DLUX子程序进行有限元仿真模拟,研究试样在不同成形方式下冷却速度与温度场动态过程.采用选区激光熔化和熔模铸造制备不同的Ti6Al4V钛合金试样,探寻冷却过程对微观组织、晶粒结构与力学性能内部联系.结果表明:选区激光熔化(selective laser melting,SLM)成形试样的微观状态下均匀分布着针状马氏体α'相,片层交错堆积排列形成网篮组织;熔模铸造成形试样的金相组织为粗大片状原始β晶粒,β晶粒中分布着长条状的α相,各α片之间由β相隔开形成魏氏组织.基于PROCAST的CAFé模块发现熔模铸造晶粒尺寸在凝固过程中逐渐增大,晶粒数量逐渐减少,出现了晶粒择优生长现象.SLM的平均冷却速率为8.88×105℃·s-1,相比熔模铸造平均冷却速率(0.87℃·s-1)提高了1.02×106倍.在高冷速下SLM试样产生的细小晶粒产生了细晶强化特性,抗拉强度和屈服强度分别达到1132.14 MPa和1057.11 MPa,相比熔模铸造提高了20.76％和25.30％,并具备更高的塑性,综合性能优于熔模铸造,满足了工业行业标准需求.