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三区域微结构Ti6Al4V功能梯度材料的制备

三区域微结构Ti6Al4V功能梯度材料的制备

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
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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。

参考文献:

  1. [1] Y Geng, A Mccarthy, D Brabazon, et al. Ti6Al4V functionally graded material via high power and high speed laser surface modification [J]. Surface & Coatings Technology, 2020, 398:126085.