媒介

激光选区溶解成形（selective laser melting，SLM）技术是以原型造作技术为根基原理发展起来的一种先进的激光增材造作技术。通过专用软件对零件三维数模进行切片分层，获得各截面的概括数据后，利用高能量激光束凭据概括数据层选择性地溶解金属粉末，通过逐层铺粉、逐层溶解凝固堆积的方式，造作三维实体零件。SLM 技术可实现传统工艺如铸造、铸造、焊接等无法造作的内部有异形复杂结构的高精度、短流程零件的造作，并且成形零件的机能满足工程使用要求。

钛合金拥有比强度高、耐侵蚀性好、可焊性强等特点，宽泛利用于航空航天、医疗卫生、核动力行业等领域[1]。TA17 是一种我国基于前苏联商标IIT-3B 合金研造的钛合金资料 [2]。由于钛合金自身所拥有的高熔点、高熔融态活性以及大的变形抗力等特点，使得钛合金从原资料到零件造备成形的成本及难度大大提高，且产量低，周期长。SLM 造作钛合金拥有加工周期短、造作成本低、高柔性化、高强度等特点，在航空航天、医疗卫生等多个专业领域受到越来越高的器沉[3]。

有关钻研批注，SLM 成形件强度高、塑性差，必要热处置方式进一步提高成形件的综合力学机能，若要达到工程利用，需提高资料塑性，改善资料机能[4]。文中针对该问题，发展分歧温度、冷却方式下的退火热处置工艺钻研，通过钻研退火热处置前后试验件的力学机能数据，分析退火热处置工艺对TA17钛合金SLM 试验件的影响，获得改善资料机能的最优热处置工艺。

1、 钻研对象

发展TA17钛合金激光选区溶解成形工艺试验，获得了TA17钛合金SLM 试验件。试验选取德国EOS M400 金属急剧成形机。设备蕴含冷却系统、循环过滤系统、成型系统、气体；は低车榷喔鱿低，成形舱成型尺寸为 400 mm×400 mm×400 mm，激光功率≥ 1 000 W。试验选取横向双向铺粉，通过振镜调节激光束扫描成形舱基板每一个零件的断层概括，逐层叠加最终成形整个零件。

对试验件进行了横向（XY）/ 纵向（YZ/XZ）的室温拉伸、高温拉伸、冲击试验测试，了局如表 1、表 2所示。国内对TA17 的力学机能要求如表 3 所示，对比可知，TA17钛合金SLM 试验件满足技术要求[5]。

由表 1~ 表 3 可知，TA17钛合金SLM 试验件各项力学机能满足国内TA17 力学机能要求，拥有较高的强度、较低的塑性。为了使资料拥有越发优良的综合力学机能，选取退火热处置方式来提高资料塑性[6]。

2、 试验过程及了局

2.1 试验过程

TA17 是从TC4 演变而来的低合金α 型钛合金，相变温度为 965~970 ℃，适当的热处置可能有针对性的进一步提高资料的力学机能指标[6-7]。退火热处置工艺钻研重要从热处置温度、冷却方式两个方面钻研退火热处置对TA17钛合金SLM 试验件力学机能的影响。

试验分为 800~900 ℃空冷（AC）、800~900 ℃炉冷（FC）、900~950 ℃空冷（AC） 3 组分歧退火热处置工艺，具体的工艺指标如表 4 所示。

2.2 室温拉伸试验了局

依照GB/T228-2008《金属资料室温拉伸试验步骤》尺度划定，对退火热处置后的 3 组试验件进行了横向（XY）/ 纵向（YZ/XZ）的室温拉伸试验，了局如图 1、图 2 所示。 

分析图 1、图 2 可知：

（1）经过热处置后，TA17钛合金SLM 试验件的室温抗拉强度、屈服强度均显著地降落，均满足尺度要求；

（2）分歧的热处置方式均会使资料的伸长率有肯定提高，而室温断面收缩率阐发分歧；

（3）经过 800~900 ℃空冷（AC）或800~900 ℃炉冷（FC）退火热处置后，该资料的断面收缩率显著降低；

（4）经过 900~950 ℃空冷（AC）退火热处置后，断面收缩率有肯定提高，批注该资料塑性得到加强；

（5）经过 900~950 ℃空冷（AC）退火热处置后，纵向YZ/XZ 方向与横向XY 方向的室温力学机能数据差距减幼，批注该资料整体的室温力学机能较平衡。

2.3 室温冲击试验了局

依照GB/T229-2007《金属资料 夏比摆锤冲击试验步骤》尺度划定，对退火热处置后的 3 组试验件进行了横向（XY）/ 纵向（YZ/XZ）的室温冲击试验，了局如图 3 所示。

分析图 3 可知，经过 800~900℃空冷（AC）或800~900℃炉冷（FC）退火热处置后，TA17钛合金SLM试验件的冲击韧性AKU 显著降低，但经过 900~950 ℃空冷（AC）退火热处置后，室温冲击韧性AKU 有肯定增长，该资料的韧性提高。

凭据室温拉伸机能、冲击机能了局，批注经900~950 ℃空冷（AC）退火热处置后，TA17钛合金SLM 试验件的室温的塑性、韧性得到提高，为 3 种热处置工艺中最优。选定 900~950 ℃空冷（AC）热处置后的试件发展 350 ℃高温拉伸机能试验。

2.4 高温拉伸试验了局

依照GB/T4338-2006《金属资料高温试验步骤》尺度划定，对 900~950 ℃空冷（AC）后的TA17钛合金SLM 试验件发展高温拉伸试验，了局如图 4、图 5所示。

凭据高温（350℃）拉伸试验了局可知，经 900~950 ℃空冷（AC）退火热处置后：

（1）TA17钛合金SLM试验件的高温（350 ℃）抗拉强杜纂屈服强度均有显著降低，满足技术要求；

（2）纵向YZ/XZ 方向与横向XY 方向的力学机能数据差距减幼，批注该资料整体的力学机能较平衡；

（3）延长率有显著提高，与热处置前相比提高了约 50%；

（4）横向断面收缩率略有降低，纵向收缩率有所提高；

（5）横、纵向的高温力学机能数据差距减幼，批注该资料整体的高温力学机能较平衡。

综合来看，TA17钛合金SLM 试验件经 900~950℃空冷（AC）退火热处置后，室温与高温（350 ℃）强度显著降低，延长率显著提高，断面收缩率有所提高，均满足技术要求。批注该资料的室温、高温（350 ℃）的塑性与韧性得到显著提高。

3、 结论

通过对TA17钛合金激光选区溶解成形资料做退火热处置工艺试验钻研，对比 3 种分歧温度、冷却方式下的退火热处置工艺后室温拉伸、350 ℃高温拉伸、冲击试验机能数据，得到以下结论：

（1）800~900℃空冷或者炉冷热处置后，该资料的室温强度降低，塑性提高，但韧性降低。

（2）900~950℃下保温 2 h 后空冷（AC）为最优的退火热处置工艺规划，在此规划下，该资料的强度降低，塑性与韧性得到显著提高，整体的力学机能较平衡，满足技术要求。

参考文件：

[1]张宁，曹贯宇，冀鹏飞，等. 退火工艺对TA17钛合金组织及力学机能的影响[J]. 热加工工艺，2019，48（14）：133-136.

[2]刘鸿，戴训，石明华. TA16 和TA17 管板组装焊缝EBSD钻研[J]. 罕见金属资料与工程，2012，41（10）：1756-1760.

[3]梁向阳，张安峰，梁少端，王等. 高机能钛合金激光增材造作技术的钻研进展[J]. 利用激光，2017，37（3）：452-458.

[4]刘正武，朱幼刚，孙靖，等. 激光选区溶解成形 2Cr13 不锈钢组织与力学机能钻研[J]. 利用激光，2019，39（3）：411-415.

[5]李东，于振涛，吴玮璐，等. TA17 合金简介[J]. 钛工业进展，2004（5）：34-36.

[6]韩骜桀，周昌玉，常乐，等. 预旋转及退火热处置对TA2拉伸力学机能的影响[J]. 罕见金属资料与工程，2019，48（4）：1231-1238.

[7]宫敏利，李淑英. 二次轧造参数和退火热处置对TA5-A钛合金热轧板力学机能的影响[J]. 机械工程资料，2016，40（1）：75-77，82.