大連理工吳東江團(tuán)隊(duì)增材頂刊：顆粒增強(qiáng)鈦合金方面取得重要進(jìn)展,！

來(lái)源：材料科學(xué)與工程

Ti6Al4V廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，但較低的硬度和耐磨性限制了其進(jìn)一步發(fā)展,。據(jù)報(bào)道,，添加陶瓷顆粒，如SiC,、TiB和TiC,，可以有效提高Ti6Al4V基體的相應(yīng)性能。目前,，定向能量沉積技術(shù)（DED）是制造TiCp增強(qiáng)Ti6Al4V的最佳方法之一,。雖然通過(guò)熱處理可實(shí)現(xiàn)組織調(diào)控,，但原位組織調(diào)控具有更高的靈活性和效率,，更具優(yōu)勢(shì)。因此,，本研究提出電感-激光復(fù)合直接能量沉積技術(shù)（FEMI-DED）來(lái)改善缺陷和原位組織,，并對(duì)FEMI-DED機(jī)理進(jìn)行深入揭示。

大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院吳東江教授課題組,，采用DED與FEMI-DED制備了10 wt.% TiCp增強(qiáng)Ti6Al4V,，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)FEMI-DED可以改善TiCp增強(qiáng)Ti6Al4V的組織和力學(xué)性能。該工作以題目為“TiCp reinforced Ti6Al4V of Follow-up Synchronous Electromagnetic Induction-Laser Hybrid Directed Energy Deposition: Microstructure Evolution and Mechanical Properties”發(fā)表在《Additive manufacturing》,。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2214860422004778

研究結(jié)果表明,，與DED相比,，由FEMI-DED制備的10wt.% TiCp增強(qiáng)Ti6Al4V中的枝晶狀TiC（DPT）數(shù)量減少，同時(shí)形成了大量的顆粒狀TiC,。TEM顯示DPT與α-Ti基體之間的界面為半共格界面,，并且存在[10] α- Ti // [1] TiC，(01) α- Ti // (1) TiC取向關(guān)系,。

圖1為FEMI-DED制備的10wt.%TiCp增強(qiáng)Ti6Al4V中樹枝狀TiC和α-Ti之間的界面：（a）明場(chǎng)圖像,；（b）TiC和（c）α-Ti的SAED；（d）界面處的HRTEM,；（e）對(duì)應(yīng)的FFT衍射圖案,；（f）對(duì)應(yīng)IFFT圖像。

FEMI-DED過(guò)程中,，感應(yīng)電流使凝固區(qū)域的冷卻速率變小,，這有利于溶質(zhì)的擴(kuò)散和殘余應(yīng)力的釋放。熔池后部的溫度梯度G減小,，生長(zhǎng)速率R增加,，使得成核傾向增大。另一方面,，由于熔池中不均勻的交變電磁力產(chǎn)生的壓拉力和剪切力,，以及溶質(zhì)驅(qū)動(dòng)的重熔作用使得TiC發(fā)生破碎，從而對(duì)復(fù)材組織形態(tài)實(shí)現(xiàn)了有效的調(diào)控,。

圖2（a）DED和FEMI-DED中位于1900K和2050K之間的區(qū)域節(jié)點(diǎn)處的溫度梯度G和生長(zhǎng)速率R,，以及（b）G和（c）R的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖3 FEMI-DED中熔池凝固行為示意圖

圖4由DED和FEMI-DED制備的復(fù)合材料的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線