【摘 要】
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7075铝合金密度低、强度高、耐腐蚀性能好,是航空航天用承力结构件的主要材料之一。相比于铸锭冶金等传统成形加工方法,激光选区熔化技术(SLM)具有灵活性大、成形效率高、材料
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7075铝合金密度低、强度高、耐腐蚀性能好,是航空航天用承力结构件的主要材料之一。相比于铸锭冶金等传统成形加工方法,激光选区熔化技术(SLM)具有灵活性大、成形效率高、材料利用率高等优点。然而,7075铝合金的合金元素含量高,凝固温度区间宽,在SLM成形过程中容易形成热裂纹、孔洞等缺陷,成形件力学性能低。添加合金元素或晶粒细化剂颗粒有助于改善7075铝合金的SLM成形性,因此,本文采用低能球磨法制备(TiH2+TiB2)/AA7075复合粉末,通过SLM技术制备试样,研究了Ti H2添加量、SLM工艺参数、热等静压和热处理等对SLM成形Ti B2增强含钛7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响,旨在为SLM成形致密、力学性能良好的7075铝基复合材料零件提供一定的技术参考。制备(TiH2+TiB2)/AA7075复合粉末的最佳球磨参数为135 r/min-3h,该球磨参数下制备的复合粉末球形度高,亚微米Ti H2和纳米Ti B2颗粒均匀分布于7075铝合金微米粉末表面。研究了亚微米Ti H2添加量对SLM成形Ti B2增强含钛7075铝基复合材料的显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明:Ti H2颗粒的添加可以显著细化晶粒,减少裂纹。随着Ti H2添加量的增多,组织中等轴晶的比例增加,<001>择优取向和{001}<100>立方织构显著削弱。当Ti H2添加量为1.4wt.%时,基体的平均晶粒尺寸为1.38μm,裂纹完全消除,试样的力学性能最佳。探究了(1.4wt.%Ti H2+0.8wt.%Ti B2)/AA7075复合粉末的SLM工艺参数对试样致密度、粗糙度、显微组织和力学性能的影响。随着激光功率的增大,试样内部的孔洞由不规则状向圆孔状转变,致密度先增大后减小。表面粗糙度随扫描速率的增加而增大。高功率、低扫描速率下,Zn、Mg等低沸点元素烧损严重,第二相析出减少。当激光功率为180 W,扫描速率为100~250 mm/s时,试样致密度在97.0%以上,综合力学性能最佳。最佳的扫描间距为90μm,该扫描间距下试样的致密度高、表面无球化颗粒或鱼鳞状涟漪。在最佳工艺参数和成分下制备的试样经热等静压后,致密度由97.1%提升至99.5%,组织中第二相由沉积态的环形网状转变为分散颗粒状,基体结合强度更高,试样的抗拉强度和延伸率均提升。热等静压态试样的最佳T6热处理参数为490℃固溶1 h+120℃时效20 h。经热处理后,组织中析出了大量的GPⅡ区和η’相,起阻碍位错运动的作用,试样的力学性能显著提升,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到484 MPa、395 MPa和16.3%。
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