比利时法语天主教鲁汶大学（UCLouvain）Aude Simar课题组：激光3D打印钛合金块材后处理的研究新进展

【引言】

Ti6Al4V钛合金具有优良的耐蚀性、低的密度、高的比强度及好的韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、船舶汽车，生物医学等领域得到广泛的应用。选择性激光熔化是一种先进的金属增材制造技术，可用于几何结构复杂的钛合金等零部件的制造，在航空航天、生物医学和汽车工业等领域表现出巨大的优势。然而，与锻造或铸造的钛合金相比，选择性激光熔化（SLM）块材低的延展性，严重阻碍了其在工业领域内更广泛的应用。这是由于材料内部孔隙和针状α′易形成应力集中，导致裂纹萌生，在应变局部化前进行裂纹扩展直至断裂，严重降低了材料的延展性。

鉴于材料内部缺陷和微观组织结构对其延展性的显著影响。为了解决SLM钛合金块材初始孔隙率、相结构等不利因素，选择合适的后处理工艺对提高SLM钛合金材料的延伸性具有重要意义。后热处理已被证明可用于提高SLM钛合金的延展性，但合适的热处理工艺需仔细选择。基于高温、高压的综合作用，热等静压已被广泛用于消除SLM钛合金部件内部的孔隙率。然而，热处理和热等静压也具有局限性，例如晶粒长大、屈服强度和抗拉强度大幅下降、以及延展性表现各向异性。因此，急需开发新的后处理工艺，降低材料的孔隙率，生成均匀微观组织结构，提高SLM钛合金块材延展性的同时还可限制强度的大量损失。

【成果简介】

近日，比利时法语天主教鲁汶大学Aude Simar教授课题组的黄春杰博士后与法国UTBM大学、广东新材料所、中国搅拌摩擦焊接中心以及比利时荷语天主教鲁汶大学等相关人员合作，针对目前SLM块材孔隙率和大量针状α′组织导致激光3D打印块材延展性差的这一主要缺陷，其研究选择一种搅拌摩擦加工的后处理方法改性选择性激光熔化Ti6Al4V合金块材，用以降低材料的孔隙率，均匀化局部的组织结构，大量的提高了材料的断裂应变（0.21至0.65），从而获得高延展性和强度兼具的性能。该成果以题为“Ductilization of selective laser melted Ti6Al4V alloy by friction stir processing”发表在国际知名期刊Materials Science and Engineering: A上。

【图文导读】

图1 SLM式件FSP后处理显微组织和硬度分布

图2 3D x射线显微断层扫描孔隙率分布 (voxel size of 2 μm)

图3 EBSD显微组织

图4 In-situ SEM原位拉伸数据和断裂后式件宏观图片

图5 In-situ SEM原位拉伸组织的演变规律

文献链接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.03.133

作者介绍

黄春杰博士自2018.06在法语天主教鲁汶大学从事博士后研究，2019.03作为引进人才在四川大学制造学院担任特聘副教授，从事冷喷涂、搅拌摩擦焊接/加工、激光3D打印等研究，发表SCI论文20余篇，Google Scholar H因子10。

本文由比利时法语天主教鲁汶大学Aude Simar教授课题组的黄春杰博士后供稿，材料人编辑部Alisa编辑。

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