增材制造TiB/Ti复合材料网状组织形成与力学性能

• 作者: 韩远飞 方旻翰 张亮 孙中刚 黄光法 吕维洁
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 增材制造 钛基复合材料 网状结构 力学性能
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 页码范围: 31-39
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

采用快速凝固技术将TiB直接植入基体钛合金，形成一种新型超细网状结构钛基复合材料(titanium matrix composites,TMCs)粉体，并采用激光增材制造技术，制备出一种等轴网状和柱状网状组织交替分布的新型钛基复合材料，系统分析和讨论增材制造TMCs超常凝固网状组织形成机制与力学特性。研究发现：增材制造TiB/Ti复合材料网状组织(约9μm)主要由原位自生纳米TiB晶须组成，呈现B27和Bf两种晶体结构；B元素的直接引入，易于在凝固界面形成成分过冷，不仅促使交替形成等轴网状组织和柱状网状结构，也同步细化基体晶粒尺寸，实现基体合金片层α相的等轴化。经原位力学观察分析发现，增材制造形成的原位自生纳米TiB网状组织结构，不仅能够抑制裂纹偏转并钝化裂纹，还将大量滑移迹线聚集于网络结构内部，并在晶界诱发高密度位错，限制材料的塑性变形，大幅度提高了复合材料的强度，增材制造TiB/Ti复合材料抗拉强度提高42%，伸长率保持在约10%。