供稿人：何垚垚 张航 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2021-04-11
功能梯度材料（Functionally graded materials，FGMs）是指经过设计，其组成成分或微观结构在一个特定方向上变化的材料。然而，改变整个样品的特性会大大增加制造时间，导致生产效率低下。因此，可通过快速的表面处理来提高生产率，激光表面改性（Laser surface modification，LSM）就是一种独特的表面处理方法。
2020年，爱尔兰国立大学机械工程学院Geng通过大功率和高速激光LSM技术制备了三区域Ti6Al4V功能梯度材料，图1为三区域功能分级的微观结构形成的示意图。
图1 三区域功能分级的微观结构形成的示意图。
原始样品的微结构由拉长的等轴α相和β相的晶界组成。通过激光处理后，在扫描电子显微镜下观察到了马氏体区下方的过渡组织区，具有较大的等轴晶粒和一些马氏体α相生长，如图2所示，样品的内部包含原始的微观结构。
图2 激光处理过的样品表面SEM图。
该研究为LSM对Ti6Al4V的硬化机理提供了可能的解释。原始的等轴微结构沿最大面内剪切应力（45度）方向产生高应变，LSM处理后的表面区域阻止了连续滑带的传播，且过渡区限制了应力集中。