通過(guò)選區(qū)激光熔化（SLM）設(shè)備制備了TC4（Ti-6Al-4V）合金制件,研究了再掃描激光功率對(duì)合金組織及性能的影響。利用光學(xué)顯微鏡對(duì)組織進(jìn)行了分析,通過(guò)排水法、白光干涉儀及硬度計(jì)等對(duì)合金的密實(shí)度、缺陷尺寸及硬度進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),85 W激光功率的再掃描會(huì)使合金β相晶粒粗化,晶粒寬度最大可達(dá)150μm;隨著再掃描功率進(jìn)一步提高,晶粒寬度降低到120μm。再掃描會(huì)顯著提升合金制件的密實(shí)度,經(jīng)過(guò)145 W的再掃描,合金制件的密實(shí)度提高到99.6%。再掃描使合金缺陷開口寬度下降,平均寬度從25μm降低到7μm左右,但對(duì)缺陷深度影響不大。再掃描對(duì)合金孔隙率的降低使合金的硬度有所提高。 

【文章來(lái)源】：金屬熱處理. 2020,45(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同再掃描激光功率下TC4合金制件金相試樣

密實(shí)度檢測(cè)采用阿基米德排水法，其計(jì)算如公式(1)所示，計(jì)算結(jié)果見表3。式中:θ為密實(shí)度;M為制件質(zhì)量，kg;V1為水和TC4合金制件的總體積，m3;V0為水的體積，m3;ρ為TC4合金的標(biāo)準(zhǔn)密度，kg/m3。

通過(guò)白光干涉儀(RTEC-MFD-D型號(hào))對(duì)圖4紅圈內(nèi)的孔隙形貌進(jìn)行觀察，如圖5所示，可以看出經(jīng)過(guò)再掃描的制件孔隙尺寸明顯小于未進(jìn)行再掃描的制件。對(duì)每個(gè)樣件選取5個(gè)缺陷樣本對(duì)其開口寬度和深度進(jìn)行測(cè)量結(jié)果如圖6所示，經(jīng)過(guò)再掃描孔隙開口寬度減小明顯，未經(jīng)過(guò)再掃描制件缺陷平均開口寬度在25μm左右，隨著再掃描激光功率提高到145 W，缺陷開口寬度減小到7μm左右，而缺陷深度在這一過(guò)程中變化較小，說(shuō)明再掃描對(duì)于制件缺陷的改善主要在于減小缺陷的開口大小，對(duì)于缺陷深度方向上的影響不是很大，從圖6可以看出，隨著再掃描的進(jìn)行孔隙側(cè)壁斜率逐漸降低，這是由于激光在掃描時(shí)對(duì)于制件表面的熱影響較大，缺陷表面附近的金屬在熔化后受熔池驅(qū)動(dòng)力影響向缺陷區(qū)域流動(dòng)從而填補(bǔ)了缺陷的表層，而激光對(duì)于缺陷的深層熱效應(yīng)要低于表層，因?yàn)殚_口縮小導(dǎo)致激光對(duì)于缺陷深層的能量輸入不足，且激光作用于金屬實(shí)體上時(shí)由于反射所損失的能量要高于作用于粉末上，缺陷深處并未形成有效的熔化填充現(xiàn)象，因此經(jīng)過(guò)再掃描后缺陷開口寬度減小明顯而深度方向卻沒(méi)有什么變化。合金制件缺陷尺寸方面的變化側(cè)面映證了密實(shí)度變化的原因，隨著缺陷開口寬度的減小，制件的密實(shí)度逐漸提高。圖5 不同再掃描激光功率下TC4合金制件孔隙的白光形貌W

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