中國科學(xué)報(bào)8月26日訊（記者 朱漢斌）華南理工大學(xué)教授王智團(tuán)隊(duì)與新加坡南洋理工大學(xué)教授Upadrasta Ramamurty團(tuán)隊(duì)合作，研究揭示了均勻β相韌帶分布對雙相片層組織鈦合金高溫?cái)嗔研袨楹推谛袨榈挠绊憴C(jī)理。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《材料學(xué)報(bào)》。
增材制造鈦合金技術(shù)能夠制造出形狀復(fù)雜、精度高、性能優(yōu)良的構(gòu)件，并大大縮短制造周期、降低制造成本，已成為航空航天等先進(jìn)制造領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)。為了廣泛應(yīng)用該技術(shù)，需要深入理解該類構(gòu)件在高溫下的斷裂韌性、疲勞裂紋擴(kuò)展等損傷容限性，但國內(nèi)外均缺乏相關(guān)研究。
該研究揭示了L-PBF打印態(tài)（近全馬氏體）和退火態(tài)組織（α+β片層）的形成，以及其與拉伸性能、斷裂韌性和疲勞裂紋擴(kuò)展行為的關(guān)系，并剖析了α+β片層組織中β相韌帶在合金強(qiáng)韌化中的關(guān)鍵作用。
該研究發(fā)現(xiàn)，打印態(tài)合金形成粗大柱狀初生β晶粒，在β晶粒內(nèi)部形成精細(xì)亞穩(wěn)態(tài)馬氏體組織，在馬氏體組織中存在高密度位錯(cuò)、層錯(cuò)和孿晶等。當(dāng)退火后，板條間析出β相韌帶，轉(zhuǎn)為α+β片層組織，尺寸依然保留打印態(tài)快冷的細(xì)小特征。
隨著力學(xué)性能測試溫度的增加，打印態(tài)合金強(qiáng)度下降，斷裂韌性則先增后降。退火導(dǎo)致合金在室溫和高溫下強(qiáng)度降低，但延伸率、斷裂韌性均有所提高。
該研究表明，均勻β相韌帶分布對雙相片層組織鈦合金的高溫?cái)嗔研袨楹推谛袨榫哂嘘P(guān)鍵影響。這一科學(xué)機(jī)理能夠促進(jìn)航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵復(fù)雜構(gòu)件等的快速研發(fā)和應(yīng)用，延長增材制造鈦合金航空航天高端零部件的使用壽命并提升環(huán)境適應(yīng)能力。
