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3D打印超细晶粒高强度钛合金
测试科技顾问郑老师     2021-10-03 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
航空航天工业
关键性能:
单步3D打印了Ti-(6.5-8.5Cu)合金,制造出了各向等大的β钛晶粒和超细共析组织的钛合金,使其具有优异的力学性能
产品介绍:

通过对钛合金相图的研究,发现Cu的最大固溶浓度c0-max为17%,Qmax = c0-maxm(k – 1) = 110.5 K,m是液相线的斜率,k是溶质分配系数。铜也是一个典型的共析元素,钛二元合金系统中β→α+ Ti2Cu发生在792°C。由于铜在钛中扩散迅速,即使在水淬后也很难阻止这种共析反应的发生。这些特性有利于在增材制造过程中较高的冷却速率,并可能产生非常精细的共析微观结构,从而提高合金的强度和塑性。皇家墨尔本理工大学Mark A. Easton教授和俄亥俄州立大学Hamish L. Fraser教授团队(共同通讯作者)带领下,与英联邦科学和工业研究组织(CSIRO)、昆士兰大学和内华达大学合作,通过单步3D打印Ti-(6.5-8.5Cu)合金,制造出了各向等大的β钛晶粒和超细共析组织的钛合金。3D打印态钛-铜合金的晶粒细化效率来自于铜溶质在固液界面前形成足够大的结构过冷区,使溶质铜在固液界面周围析出时形成β钛枝晶。充分的过冷可以有效地抵消高热梯度的负面影响,保证在过冷区触发异质成核,实现完全的柱状-等轴过渡。高的冷却速率会限制原子的扩散,从而抑制共析耦合生长,产生马氏体,所以在Ti-8.5Cu合金的等轴组织内发现了马氏体,层间平均间距为46 nm±7 nm。拉伸性能的测试表明,与传统铸造和后热处理工艺相比, 具有超细原始β晶粒和共析层状结构3D打印钛铜合金的力学性能拥有优越的屈服强度和延展性。该工作首创性地为长寿命材料的制造、选取和工程设计提供科学依据,对构筑高效、稳定的固态制冷技术具有重要的科学与技术意义。相关成果以题为“Additive manufacturing of ultrafine-grained high-strength titanium alloys”发表在了Nature。

产品来源:
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