随着航空动力装置对高温机能的要求持续提升，兼具优异耐侵蚀性与高温不变性的高温钛合金，已成为实现航空发起机轻量化设计的主题资料。其中部门商标高温钛合金服役温度已突破600℃，有望逐步代替部门镍基高温合金，进一步优化发起机推沉比。目前国内表已产业化的成熟高温钛合金典型商标蕴含：国表研造的Ti-1100、IMI834、BT36，以及国内自主研造的Ti60、Ti600、TG6、Ti65、Ti750、Ti150等。

选区激光溶解(SLM)成形钛合金的利用钻研重要集中在服役温度较低的TC4、TC11、TA15等中低温服役钛合金。针对Ti150的钻研大多处于试验索求阶段；诖，文章系统探索热处置工艺对选区激光溶解成形Ti150高温钛合金显微组织与力学机能的影响法规，深刻分析其断裂机造，旨在实现合金强塑性的优良匹配，为该合金的工程化利用提供技术支持。

1、试验过程

1.1试验资料

试验原资料为粒径15~53μm的Ti150钛合金粉末，选取电极感应雾化造粉工艺(EIGA)造备。原资料粉末的化学成分组成，如表1所示。

表1Ti150粉末化学成分领域(wt.%)

1.2试验步骤

试验涉及的所有热处置工艺参数如下：

HT1-930℃×1h,Ar+720℃×4h,Ar

HT2-970℃×1h,Ar+720℃×4h,Ar

HT3-1010℃×1h,Ar+720℃×4h,Ar

HT4-T℃×1h,Ar+650℃×4h,Ar

HT5-T℃×1h,Ar+750℃×4h,Ar

对SLM成形Ti150钛合金试样，凭据《金属资料拉伸试验第1部门：室温试验步骤》GB/T228.1和《金属资料拉伸试验第2部门：高温试验步骤》GB/T228.2的要求别离进行室和善600℃高温下力学拉伸试验，并使用扫描电子显微镜(SEM)进行拉伸断口描摹表征。

2、试验了局与分析

2.1固溶温度的影响

选用最佳工艺参数成形的Ti150钛合金沉积态试样金相组织。分歧成形方向截面金相内部无显著未熔合、气孔、微裂纹等打印缺点。选区激光溶解成形过程中拥有较大的温度梯度，合金产生定向凝固，竖向组织形成的柱状晶描摹，并随着逐层溶解凝固β柱状晶沿成形方向表延成长。柱状晶宽度超过100μm，纵横交错，每层扫描旋转角度扭转导致柱状晶沿成形方向概括弯曲。

对拔取激光溶解成形的Ti150钛合金试样进行分歧固溶温度的热处置，金相组织如图1所示。经过热处置后，β柱状晶晶界减弱，针状马氏体α'隐没，α'相内部的溶质原子产生扩散作用，在长宽比力大的针状马氏体天堑处析出条带状β相，方向与针状马氏体方向一样而长宽比力幼的针状马氏体转变为较幼的β相。随着扩散作用的进行，针状马氏体α'中的过鼓和度降低，晶格畸变减弱转变为α相。

随着固溶温度从940℃升高至980℃，α相产生粗化、长宽比降低，由原始的长条状断裂成多段的短棒状。当固溶温度提高至980℃时，内部显微组织转变为片层状α相和β相编织的均匀近网篮状组织。增长固溶温度至1020℃时，一次α相持续粗化，少量短棒状的晶界α相球化成等轴状，少量区域β晶粒持续长大，从β晶粒内部析出细长状α相，转造成α集束。

沉积态及分歧固溶温度下，室温及600℃高温拉伸强度及塑性变动，如图2所示。沉积态试样室温拉伸强度最高而塑性较低，这重要是由于SLM技术急剧冷凝在β晶粒内部形成的α'针状六方马氏体，由于α'马氏体板条细长，在受载时α/β间的相界面作为故障位错活动的重要樊篱，使相界面内的位错塞积增多，同时α'马氏体板条内的高位错密度也故障了位错迁徙，从而使得试样很难产生塑性变形，因而，α'针状六方马氏体作为强硬相导致其硬度高而塑性差。

经过固溶时效处置后，针状马氏体受热分化转造成了α相和β相，其拉伸机能相较于沉积态强度降低，塑性得到提升。随着固溶温度增长，α相逐步产生粗化，对组织的强化作用减弱，室温及600℃高温拉伸强度逐步降低。固溶温度过高，部门α板条集束的存在使合金协调变形能力减弱，延长率和强度均有所降低；竦米钣诺墓倘芪露任970℃，1h，Ar。

对分歧固溶温度下室温拉伸断口进行SEM分析，如图3所示。在940℃固溶时，断口处存在大幼不一的解理台阶和较浅韧窝，如图3(a)、图3(d)所示。随着固溶温度增长至980℃时，由金相组织能够观察到α相产生粗化、由原始的长条状断裂成多段的短棒状，承载能力降低，延长率得到提升，断口处韧窝数量增长，出现出韧性断裂和脆性断裂的混合断裂模式，如图3(b)、图3(e)所示。当固溶温度升高至1020℃时，从断口处能够观察到整齐分列的层片状α板条，裂纹穿过α片层集束时，因片层平行分列形成平展解理，α集束中对裂纹扩大不故障作用，使得合金协调变形能力减弱，对资料机能产生不利影响，阐发为脆性断裂特点，如图3(c)、图3(f)所示。

2.2时效温度的影响

随着时效温度的升高，组织中的α片层厚杜仔所增大。在650℃时效时晶内以α'针状马氏体经过固溶处置后形成的一次短棒状α相板条为主，由于时效温度过低导致原子扩散能力不及，强化相未充分析出的过鼓和固溶体在高温服役时会持续析出，导致组织机能不不变。随着时效温度升高至720℃，晶内逐步析出尺寸更为藐幼的次生α相和弥散藐幼的强化相，其时效温度持续升高至750℃，使得对于强杜仔所贡献的次生α相部门溶化，部门α相严沉粗化长大为块状α相，造成强度降落。

Ti150钛合金经过980℃固溶+分歧时效温度下的室和善高温力学机能，如图4所示。时效过程中的次生α相的析出对合金机能产生影响。次生α相的析出使合金塑性有所提升，而时效温度升高至750℃时组织内存在部门块状α相，导致合金强度降低较多。因而，在热处置造度：970℃×1h，Ar+720℃×4h，Ar下获得最优的强度塑性室温拉伸和高温拉伸机能匹配。

3、结论

对激光选区溶解成形Ti150高温钛合金进行固溶温杜着化，当固溶温度较低时，合金组织为板条α相和β残存组织组成的近网篮组织，随着固溶温度升高，板条α相粗化，长宽比降低，部门晶界α相球化为块状α。持续升高温度至相变温度左近时，微观组织逐步出现α相集束，资料强度大幅降低。

在相宜的时效温度下合金组织中析出藐幼均匀的次生α相，原子扩散充分，析出热不变性优良的弥散强化相，高温力学机能优异，随着时效温度的升高，部门α相长大粗化成块状，降低资料强度。

参考文件

[1]李四清，王旭，邓雨亭，等。固溶温度对IMI834钛合金锻件组织和机能的影响[J].航空造作技术，2019,62(19):47-52.

[2]黄旭，李臻熙，黄浩。高推沉比航空发起机用新型高温钛合金钻研进展[J].中国资料进展，2011,30(6):21-27+62-63.

[3]黄栋，杨绍利，马兰，等。高温钛合金的钻研近况及其发展[J].钢铁饭，2018,39(1):60-66.

[4]何春艳，张利军。国内表高温钛合金的发展与利用[J].世界有色金属，2016(1):21-25.

[5]蔡建明，曹春晓。新一代600℃高温钛合金资料的合金设计及利用瞻望[J].航空资料学报，2014,34(4):27-36.

[6]王瑞琴，葛鹏，侯鹏，等。固溶和时效温度对IMI834钛合金板材组织和机能的影响[J].金属热处置，2021,46(3):96-100.

（注，原文标题：热处置对选区激光溶解成形Ti150钛合金组织和机能的影响_张毅）