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Microstructure,hardness and corrosion properties of laser processed Ti6Al4V-based composites 被引量:5
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作者 N.M.BALOYI A.P.I.POPOOLA S.L.PITYANA 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第9期2912-2923,共12页
Nb and Ti-13 Nb powders were used for improving the surface of Ti6Al4 V alloy.The deposition of the powders was carried out at various laser powers.The scanning electron microscopy(SEM)-EDS and optical microscopy we... Nb and Ti-13 Nb powders were used for improving the surface of Ti6Al4 V alloy.The deposition of the powders was carried out at various laser powers.The scanning electron microscopy(SEM)-EDS and optical microscopy were used for characterization.X-ray diffractometer(XRD) was used for analyzing the elemental composition and phase constituents.The hardness,wear and corrosion properties were achieved.The corrosion and the wear behaviours of the deposited layers were studied in a Hanks solution(simulated body fluid,SBF).The microstructures of Nb coatings reveal the presence of orthorhombic,dendritic α″ and metastable β-Nb phases which produce uneven hardness with an average of HV 364.For Ti-13 Nb coatings,martensitic α′ and metastable β-Nb phases with an average hardness of HV 423 were observed.The resistance of wear on dry sliding of Ti-13 Nb coating is attributed to the increase in hardness.Experimental results indicate that deposition of Nb and Ti-13 Nb on Ti6Al4 V grossly reduces the mass fractions of Al and V in all coatings.In SBF,Nb reinforcement produces the best coating that reveals the best wear and corrosion resistances as compared with the substrate.Hence,this coating will perform best for orthopaedic implant material enhancement. 展开更多
关键词 ti6al4v-based composite Nb simulated body fluid laser deposition PASSIVAtiON MICROSTRUCTURE corrosion property
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原始组织对NiTi/Ti6Al4V异种材料电磁脉冲焊接头界面形貌与力学性能的影响
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作者 邓嘉豪 陈玉华 +3 位作者 谢吉林 刘冠鹏 王善林 张体明 《精密成形工程》 北大核心 2026年第2期145-154,共10页
目的 采用电磁脉冲焊接技术对Ni Ti/Ti6Al4V异种材料进行焊接,对比分析单相NiTi和双相NiTi与Ti6Al4V的焊接效果,研究焊接工艺参数对Ni Ti/Ti6Al4V电磁脉冲焊接接头界面形貌和力学性能的影响。方法 采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和... 目的 采用电磁脉冲焊接技术对Ni Ti/Ti6Al4V异种材料进行焊接,对比分析单相NiTi和双相NiTi与Ti6Al4V的焊接效果,研究焊接工艺参数对Ni Ti/Ti6Al4V电磁脉冲焊接接头界面形貌和力学性能的影响。方法 采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和常温拉伸试验等手段研究不同原始组织的Ni Ti/Ti6Al4V电磁脉冲焊接效果,并分析双相Ni Ti/Ti6Al4V焊接接头的界面结构、元素分布、力学性能和断口形貌。结果 由于脆性IMCs和热膨胀差异,单相Ni Ti/Ti6Al4V发生界面失效;双相NiTi通过B19'→B2相变实现了热膨胀匹配,降低了应力,实现了冶金结合。双相Ni Ti/Ti6Al4V电磁脉冲焊接头界面波形以不规则的波形界面和剪切波界面为主,斜碰撞的碰撞速度切向分量在界面处引起了一系列的不稳定运动,界面剪切形成不规则的波状界面;在高速剪切作用下,界面失稳并逐渐演化为剪切波,焊接接头过渡层中的脆性金属间化合物恶化了接头的力学性能。双相Ni Ti/Ti6Al4V接头的力学性能达到母材力学性能的26.6%,接头断裂在界面,发生以韧性为主的韧-脆混合断裂。结论 在单相Ni Ti/Ti6Al4V焊接过程中,发生了界面失效。剪切波提高了双相Ni Ti/Ti6Al4V接头的力学性能,过渡层中的脆性金属间化合物降低了接头的力学性能。 展开更多
关键词 单相Niti 双相Niti 电磁脉冲焊 ti6al4V 界面形貌
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热处理对电子束熔化成型Ti6Al4V合金组织及拉伸性能的影响研究
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作者 方欣 荣鹏 +5 位作者 王凝瑞 陈勇 黄丹 马振宇 陈龙庆 殷鸣 《四川大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期424-431,共8页
钛合金因高比强度与耐腐蚀性成为航空航天核心材料,但其强塑性矛盾需通过后处理工艺优化协同调控。本工作系统研究了电子束熔化(EBM)技术成型的Ti6Al4V(TC4)合金试样经800~950℃热处理后的组织与性能关联性,结合金相、拉伸测试及断口分... 钛合金因高比强度与耐腐蚀性成为航空航天核心材料,但其强塑性矛盾需通过后处理工艺优化协同调控。本工作系统研究了电子束熔化(EBM)技术成型的Ti6Al4V(TC4)合金试样经800~950℃热处理后的组织与性能关联性,结合金相、拉伸测试及断口分析发现:随温度升高,α相晶粒粗化(Hall-Petch效应主导),β相片层增宽,导致抗拉强度与屈服强度小幅度降低,而断后伸长率提升11.4%;断口孔隙密度随热处理温度上升而显著降低,表明高温热处理通过缺陷闭合与界面协调性优化促进塑性提升。该研究为EBM成型钛合金的热处理工艺参数设计提供了晶粒尺寸-性能关联的理论依据,对增材制造-热处理协同调控强塑性平衡具有指导意义。 展开更多
关键词 电子束熔化技术 ti6al4V合金 Hall-Petch效应
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SLM成形SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料的热压缩变形行为及组织性能研究
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作者 柳佶涛 霍鹏丞 +1 位作者 白培康 赵占勇 《应用激光》 北大核心 2026年第1期47-58,共12页
采用V形混粉方法制备SiC_(w)/Ti6Al4V合金复合粉末,并利用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)制备SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料。对比SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料和Ti6Al4V合金在不同变形条件下的热压缩行为,建立了SiC... 采用V形混粉方法制备SiC_(w)/Ti6Al4V合金复合粉末,并利用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)制备SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料。对比SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料和Ti6Al4V合金在不同变形条件下的热压缩行为,建立了SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料在高温压缩时的本构方程。结果显示,在压缩变形时,流变应力随着应变速率的增大而增大,随温度的升高而降低,复合材料的流变应力峰值均高于Ti6Al4V合金;在变形温度为900℃、应变速率为1s^(-1)时,SiC_(w)/TiC/Ti6Al4V钛基复合材料相较Ti6Al4V合金抗压缩性能提升了140%,强化效果最明显。SLM成形过程中原位反应生成TiC增强相引起的载荷传递强化及针状马氏细化引起的细晶强化是高温压缩性能得到提升的主要原因。 展开更多
关键词 ti6al4V合金 SiC_(w)/tiC/ti6al4V钛基复合材料 本构方程 高温压缩性能
原文传递
热冲压对SLM成形Ti6Al4V合金耐蚀性能和耐磨性能的影响 被引量:1
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作者 周崯莹 丁雪萍 +3 位作者 万谦 谢炙宇 王世辉 徐浩淳 《材料工程》 北大核心 2026年第2期249-257,共9页
采用激光选区熔化(selected laser melting, SLM)技术制备Ti6Al4V合金,并对其进行热冲压处理。通过电化学腐蚀实验和摩擦磨损测试,对热冲压前后试样的耐蚀性能及耐磨性能进行对比研究,并阐明其性能产生差异的内在机理。结果表明:在模拟... 采用激光选区熔化(selected laser melting, SLM)技术制备Ti6Al4V合金,并对其进行热冲压处理。通过电化学腐蚀实验和摩擦磨损测试,对热冲压前后试样的耐蚀性能及耐磨性能进行对比研究,并阐明其性能产生差异的内在机理。结果表明:在模拟体液溶液中,热冲压后SLM成形Ti6Al4V试样耐蚀性能降低,腐蚀电流密度增加,钝化膜厚度由3.19 nm降低至1.21 nm。究其原因是,热冲压导致SLM成形Ti6Al4V试样晶粒尺寸由1.37μm粗化到1.51μm,小角度晶界比例增加了1.41%,进而导致其腐蚀速率增大,耐蚀性能有所降低。此外,热冲压处理后的试样体积磨损量由0.314 mm^(3)增加至0.474 mm^(3),耐磨性能下降,其磨损机制为磨料磨损和氧化磨损共同作用。 展开更多
关键词 ti6al4V合金 激光选区熔化 热冲压 耐蚀性 耐磨性
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激光合金化磨削Ti6Al4V表面硼碳共渗机理研究
6
作者 魏永乐 孙聪 《表面技术》 北大核心 2026年第1期70-80,共11页
目的激光合金化技术常用于Ti6Al4V零部件表面强化涂层制备。然而,传统制造方法需要对合金化表面进行二次光整加工,导致工艺过程复杂,生产效率低。为实现高性能Ti6AlV表面的高效性-形协同制造,提出一种钛合金表面加工-强化一体化新技术,... 目的激光合金化技术常用于Ti6Al4V零部件表面强化涂层制备。然而,传统制造方法需要对合金化表面进行二次光整加工,导致工艺过程复杂,生产效率低。为实现高性能Ti6AlV表面的高效性-形协同制造,提出一种钛合金表面加工-强化一体化新技术,即激光辅助磨削。方法制备可分离式B4C涂层,将激光合金化过程耦合到磨削加工过程中去,在单次进给过程中实现Ti6Al4V磨削表面的硼碳共渗强化。结果激光余热促进了多磨粒对重熔层材料的协同去除过程,使动态磨削加工更加稳定。与常规磨削方法相比,激光合金化磨削表面的粗糙度Sa降低了30%。激光合金化磨削可以在Ti6Al4V表面形成含有物弥散分布碳化物和硼化的重熔层。重熔层硬度达到710HV,其耐磨性远超Ti6Al4V基体。同时,重熔层可以有效地阻隔腐蚀介质与基体材料接触,加工表面自腐蚀电流密度Jcorr仅为基体磨削表面的1/3。结论在外置B4C涂层的辅助作用下,激光合金化磨削可实现Ti6Al4V零部件表面的硼碳强化和磨削光整,该技术推动了高性能Ti6Al4V表面性能-精度协同制造向工业化迈进,并为表面抗疲劳领域提供了重要的理论指导。 展开更多
关键词 激光合金化磨削 ti6al4V B_(4)C涂层 性能-精度协同制造
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Ti6Al4V钛合金激光熔化沉积的热-冶金-力耦合建模与实验验证
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作者 宋俨轩 雷鹏燕 殷鸣 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第4期83-93,共11页
为解决激光熔化沉积Ti6Al4V钛合金过程中的残余应力预测难题,开展了热-冶金-力耦合建模研究。在既有固态相变模型基础上,引入相变体积应变与混合相力学属性演化机制,构建了热冶金弹塑性本构关系,进而建立了可反映热-冶金-力学交互作用... 为解决激光熔化沉积Ti6Al4V钛合金过程中的残余应力预测难题,开展了热-冶金-力耦合建模研究。在既有固态相变模型基础上,引入相变体积应变与混合相力学属性演化机制,构建了热冶金弹塑性本构关系,进而建立了可反映热-冶金-力学交互作用的数值仿真模型。实验验证表明,该耦合模型显著提高了残余应力的预测精度,相较于传统热-力耦合模型,平均预测误差降低约65.7%。应变历程分析进一步确认,精度提升主要源于考虑了冷却过程中固态相变引发的体积应变。基于该模型,系统分析了激光功率、激光扫描速度、层间冷却时间与沉积层数对残余应力的影响规律,相关结论为工艺参数优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 ti6al4V钛合金 激光熔化沉积 热-冶金-力耦合 残余应力 本构关系
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粘结剂喷射成形Ti6Al4V合金工艺优化与粉末级配研究
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作者 姜飞 杨永强 +3 位作者 陈纪勇 张世钦 吕少波 韩昌骏 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期140-152,共13页
基于正交试验研究了粘结剂喷射成形Ti6Al4V合金工艺优化方法,提出了粉末级配梯度优化策略,揭示了细粉引入对样件孔隙结构及成形性能的调控机制。通过正交试验研究打印工艺对生坯成形性能的影响,基于归一化分析方法构建生坯各性能间相关... 基于正交试验研究了粘结剂喷射成形Ti6Al4V合金工艺优化方法,提出了粉末级配梯度优化策略,揭示了细粉引入对样件孔隙结构及成形性能的调控机制。通过正交试验研究打印工艺对生坯成形性能的影响,基于归一化分析方法构建生坯各性能间相关关系,获得最佳工艺参数,进一步通过粗细粉末级配策略调控粒径分布,研究细粉含量对生坯及烧结件性能的影响。结果表明,层厚对生坯性能影响最显著,其次是喷墨密度,旋转速度对生坯性能的影响程度高于平动速度。最佳工艺参数组合为层厚100μm、喷墨密度85%、平动速度100 mm/s、旋转速度2.0 r/s。当细粉质量分数为10%时,生坯性能最优,其致密度为52.22%,压缩强度为3.27 MPa;当细粉质量分数为20%时,烧结件力学性能最优,其压缩强度和维氏硬度分别达到642.94 MPa和420.68HV;当细粉质量分数提升至30%时,烧结件致密度达到93.11%。这为Ti6Al4V合金的粘结剂喷射成形工艺优化及样件性能调控提供了参考。 展开更多
关键词 粘结剂喷射增材制造(BJAM) ti6al4V合金 成形工艺优化 粉末级配调控 喷墨密度 旋转速度
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基于ScCO_(2)低温微量润滑工艺的CFRP/Ti6Al4V叠层结构钻削试验研究
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作者 李迎港 陈燕 +2 位作者 杨浩骏 郭南 陈德雄 《航空制造技术》 北大核心 2026年第1期162-172,共11页
为了降低CFRP/Ti6Al4V叠层结构的钻削温度,提高钻削质量,利用超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide,ScCO_(2))对润滑油具有高溶解性的特点,提出了低温微量润滑(Cryogenic minimum quantity lubrication,CMQL)工艺,进行了CMQL系... 为了降低CFRP/Ti6Al4V叠层结构的钻削温度,提高钻削质量,利用超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide,ScCO_(2))对润滑油具有高溶解性的特点,提出了低温微量润滑(Cryogenic minimum quantity lubrication,CMQL)工艺,进行了CMQL系统油滴雾化效果测试和输出温度测试,开展了CMQL条件下CFRP/Ti6Al4V叠层结构的低频振动钻削试验,分析了CO_(2)压力对切削加工性的影响。结果表明,增加CO_(2)压力可以提高CMQL装置的雾化效果和冷却能力,压力增加至8 MPa,CO_(2)为超临界态,其输出温度可低至-80℃以下;系统压力从5 MPa增至9 MPa,CFRP与Ti6Al4V层的钻削温度分别降低了15.91%和50.78%,轴向力分别增大了65.22%和20.26%,扭矩分别减小了23.33%和16.77%;Ti6Al4V层的出口毛刺高度降低42.04%,CFRP出口分层因子减小5.41%;在压力为7 MPa、8 MPa和9 MPa时,CFRP/Ti6Al4V叠层结构可得到较低的孔壁粗糙度。 展开更多
关键词 CFRP/ti6al4V叠层结构 低温微量润滑(CMQL)工艺 超临界二氧化碳(ScCO_(2)) 钻削温度 钻削质量
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热等静压加热温度对增材制造Ti6Al4V钛合金组织和性能的影响
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作者 曹江海 房卫萍 +3 位作者 罗兵兵 曾扬铭 张宇鹏 王刚 《材料导报》 北大核心 2026年第6期192-197,共6页
对电子束选区熔化增材制造的Ti6Al4V构件进行热等静压处理,研究了热等静压不同加热温度对Ti6Al4V构件组织和性能的影响。结果表明,经过800℃热等静压处理后,构件的缺陷明显减少,其硬度、强度均有所提高,抗拉强度由826.2MPa提升到850.2M... 对电子束选区熔化增材制造的Ti6Al4V构件进行热等静压处理,研究了热等静压不同加热温度对Ti6Al4V构件组织和性能的影响。结果表明,经过800℃热等静压处理后,构件的缺陷明显减少,其硬度、强度均有所提高,抗拉强度由826.2MPa提升到850.2MPa,屈服强度由729.1MPa提升到758.5 MPa,断后延伸率由10.97%提升到11.57%,维氏硬度由306.9HV提升到333.1HV。当加热温度为920℃时,构件的抗拉强度为834.2 MPa、屈服强度为737.5 MPa,维氏硬度提高至401.5HV,断后延伸率大幅提升到14.57%。随着热等静压加热温度的升高,构件显微组织中的网篮组织逐渐增多,魏氏组织逐渐减少,且α相逐渐减少,β相随之增多,晶粒尺寸逐渐增大,并且位错密度和小角度晶界比例降低。 展开更多
关键词 电子束选区熔化增材制造 ti6al4V 热等静压 显微组织 力学性能
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Effect of laser remelting on microstructure and properties of Ti6Al4V titanium alloy prepared by laser powder bed fusion
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作者 Yue-yang LIU Yang YANG +1 位作者 Xiang CHEN Yu-xing ZHAN 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 2026年第2期488-506,共19页
Laser remelting(LR)was used as an auxiliary post-treatment process for the Ti6Al4V titanium alloys fabricated by laser powder bed fusion(LPBF).Optical microscope(OM),scanning electron microscope(SEM)and electron back ... Laser remelting(LR)was used as an auxiliary post-treatment process for the Ti6Al4V titanium alloys fabricated by laser powder bed fusion(LPBF).Optical microscope(OM),scanning electron microscope(SEM)and electron back scattering diffraction(EBSD)observations showed that the grains in melted zone(MZ)transformed into equiaxial grains with an average size of 1.31μm,and the grains in heat affected zone(HAZ)were refined.Moreover,the texture intensity dropped significantly from 13.86 to 6.35 in MZ and 10.79 in HAZ.The temperature gradient(G)to solidification rate(R)ratio decreased when the laser scanning speed slowed down to a certain extent in the LR process,which effectively improved the highly preferred orientation and filled the hole defects in the surface of LPBF-Ti6Al4V.Furthermore,the hardness,wear resistance and corrosion resistance of the surface of the LPBF samples were improved by LR treatment. 展开更多
关键词 laser powder bed fusion laser remelting grain refinement preferred orientation wear behavior electrochemical properties ti6al4V
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Optimization of selective laser melting parameters of Ti6Al4V alloys latticestructures utilizing taguchi method and grey relational analysis
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作者 Moqdad Juber Dakhil Abdulraheem Khadim AbidAli Zainab Al-Khafaji 《Biomedical Engineering Communications》 2026年第3期43-52,共10页
Background: This study focuses on the fabrication and optimization of Ti6Al4V alloy latticestructures produced by the Selective Laser Melting (SLM) process. Such structures areincreasingly used in biomedical implants ... Background: This study focuses on the fabrication and optimization of Ti6Al4V alloy latticestructures produced by the Selective Laser Melting (SLM) process. Such structures areincreasingly used in biomedical implants due to their potential to match the mechanicalproperties of human bone. Key features influencing their performance include porosity ratio,surface roughness, elastic modulus, and yield strength. Achieving a balance between theseparameters is essential for ensuring both mechanical integrity and biological compatibility.Methods: The Taguchi method integrated with Grey Relational Analysis (GRA) wasemployed to optimize the SLM process parameters—laser power (160-240 J), scanningspeed (1000-1500 mm/min), and hatch spacing (0.06-0.12 mm). The optimization aimed toproduce lattice structures with properties closely resembling human bone. Experimentaltrials were conducted to evaluate the effects of these parameters on porosity, surfaceroughness, elastic modulus, and yield strength, followed by statistical and relational analysisto determine the optimal configuration. Results: The results revealed that higher scanningspeed, wider hatch spacing, and lower laser power increased the porosity ratio compared toCAD models. A strong inverse relationship was observed between porosity and both yieldstrength and elastic modulus. Increasing laser power substantially reduced surfaceroughness. Through Taguchi-GRA optimization, the optimal parameter combination wasdetermined as laser power of 240 J, scanning speed of 1250 mm/min, and hatch spacing of0.06 mm. Under these conditions, the obtained values were: modulus of elasticity (0°) = 20GPa, modulus of elasticity (90°) = 18.874 GPa, yield strength (0°) = 265 MPa, yieldstrength (90°) = 260 MPa, porosity = 48.565%, and surface roughness = 6.223 μm.Conclusion: The optimized SLM parameters successfully produced Ti6Al4V latticestructures with mechanical and morphological characteristics compatible with human bone.The study highlights the critical balance between process parameters and structuralfeatures, providing a systematic approach for tailoring lattice structures for biomedicalapplications through Taguchi and GRA-based optimization. 展开更多
关键词 additive manufacturing selective laser melting(SLM) grey relational analysis ti6al4V alloys
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Microstructural tailoring and property enhancement via friction stir processing of additively manufactured steel and Ti6Al4V alloy
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作者 Md Parwez Alam Md Anwar Ali Anshari +1 位作者 Mohamed M.El-Sayed Seleman Murshid Imam 《China Welding》 2026年第1期17-33,共17页
Friction stir processing(FSP) has emerged as a transformative solid-state technique for enhancing the mechanical performance and microstructural integrity of metallic materials,particularly in the context of additive ... Friction stir processing(FSP) has emerged as a transformative solid-state technique for enhancing the mechanical performance and microstructural integrity of metallic materials,particularly in the context of additive manufacturing(AM).This study demonstrates the effectiveness of FSP as a post-processing strategy for two distinct AM systems:wire arc additive manufacturing(WAAM) of low-carbon steel and selective laser melting(SLM) of Ti6Al4V alloy.In the case of WAAM fabricated steel,FSP significantly refined the coarse dendritic microstructure into ultrafine equiaxed grains,resulting in a 21 %-24 % increase in hardness and enhanced tensile properties at the overlapping regions.Similarly,for SLM fabricated Ti6Al4V,FSP eliminated the columnar prior-β grains and residual porosity,yielding a homogenous α+β structure with improved strengthductility balance and reduced anisotropy.These improvements were attributed to the dynamic recrystallization,conversion of low-angle to high-angle grain boundaries,and homogenization of phase constituents induced by FSP.Despite challenges such as tool wear and fixturing complexity,the study confirms that FSP can reliably bridge the performance gap in AM components by healing solidification defects,mitigating anisotropy,and tailoring the local microstructure.The findings position FSP as a versatile and scalable post-processing technique,crucial for advancing high-performance,application-ready components in aerospace,biomedical,and structural applications. 展开更多
关键词 Friction stir processing Wire arc additive manufacturing Selective laser melting EN8 Steel ti6al4V alloy Microstructural modification
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能量密度对于选区激光熔化成型Ti6Al4V合金缺陷特征的影响
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作者 陈东菊 高超 +3 位作者 范晋伟 潘日 孙锟 郑宸 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期267-277,共11页
激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分... 激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分析熔池的动态演变机制,并在计算流体动力学中利用无量纲数定量描述工艺参数固定情况下熔池的动态演化,结合数值模拟和仿真实验分析球化、孔洞、黏粉和飞溅等缺陷形成机理,探究线能量密度和体能量密度对成型缺陷的影响规律,揭示SLM成型件冶金缺陷的形成机理与抑制方法,并提出一种“工艺参数-熔池特征-成型质量”一体化的方法预测成型质量。此外,本文还分析Ti6Al4V的加工工艺参数与熔池特征和增材制造成型质量的影响关系,包括关键加工参数对熔池热流场的影响,通过结果对比来探究工艺参数对加工质量的影响规律,为优化加工参数提供指导作用,节省大量的时间和成本。结果表明:熔池的主要传热方式为热对流,熔池演变的主要驱动力是蒸发反冲压力、表面张力和马兰戈尼剪切力。随着能量密度的降低,熔池流动性减弱,熔池尺寸表现出一定的规律性。熔融金属在表面张力的驱动下,往往会降低表面能凝固成球状,导致逐层成型后块体内部形成大量孔洞缺陷,严重影响试样的力学性能。因此,为获得力学性能良好的试样,必须精确控制能量密度,防止熔池流动性变化导致内部孔洞缺陷的形成。 展开更多
关键词 选区激光熔化 熔池 ti6al4V 加工缺陷 工艺参数
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基于数据-物理融合驱动方法的Ti6Al4V多轴疲劳寿命预测研究
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作者 孙兴悦 刘耘宇 +1 位作者 马玉娥 张卫红 《固体力学学报》 北大核心 2025年第5期571-588,共18页
随着增材制造Ti-6Al-4V合金在航空航天与高性能结构领域的广泛应用,其在复杂载荷条件下的疲劳性能研究愈发重要.针对传统数据驱动方法在小样本和多轴加载条件下存在预测精度不足与物理一致性欠缺的问题,本文以实验载荷计算Mises等效应... 随着增材制造Ti-6Al-4V合金在航空航天与高性能结构领域的广泛应用,其在复杂载荷条件下的疲劳性能研究愈发重要.针对传统数据驱动方法在小样本和多轴加载条件下存在预测精度不足与物理一致性欠缺的问题,本文以实验载荷计算Mises等效应力为基础,结合Basquin模型获得理论寿命作为先验,提出了一种基于残差连接的物理信息融合神经网络(PI-Res).以激光粉末床融合(L-PBF)Ti-6Al-4V材料为研究对象,对比了人工神经网络、随机森林与支持向量回归等多种数据驱动方法性能,以及三种典型的数据-物理融合策略(物理信息特征工程、物理信息损失函数和物理信息残差连接).结果表明,PI-Res模型在多轴加载条件下展现出更优的预测精度和物理一致性,能够兼顾不同寿命区间的适应性.该研究为构建兼具可靠性与可解释性的疲劳寿命预测模型提供了新的思路与参考. 展开更多
关键词 多轴疲劳 寿命预测 ti6al4V 物理信息 机器学习
原文传递
激光渗碳磨削Ti6Al4V表面抗疲劳制造机理研究
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作者 雷一腾 宋成杰 +2 位作者 薛武军 洪远 孙聪 《表面技术》 北大核心 2025年第10期199-207,265,共10页
目的 现有的Ti6Al4V表面制造与表面强化工艺相分离的生产模式,会导致工艺复杂、生产周期长、生产效率低。因此,有必要进一步完善高性能钛合金表面性形协同制造方法以满足产业升级需求。方法 提出一种Ti6Al4V表面加工-强化一体化方法,即... 目的 现有的Ti6Al4V表面制造与表面强化工艺相分离的生产模式,会导致工艺复杂、生产周期长、生产效率低。因此,有必要进一步完善高性能钛合金表面性形协同制造方法以满足产业升级需求。方法 提出一种Ti6Al4V表面加工-强化一体化方法,即激光渗碳磨削。利用可分离式的石墨层和微量润滑系统,将激光渗碳合金化过程耦合到表面磨削加工中,实现加工表面性能-精度协同控制。通过实验研究,对比了一体化加工方法(激光渗碳磨削)与传统的分离式方法(先进行激光合金化,再进行磨削加工)在加工表面微观相组成、表面形貌和表面力学性能方面的差异。分析了激光渗碳和磨削回火作用下Ti6Al4V重熔层的形成机理。结果 激光合金化与磨削回火作用使重熔层内形成弥散分布的颗粒状Ti C相,改善了材料表面的力学性能与可磨性。激光软化作用使多磨粒去除过程更加稳定。激光渗碳磨削可以在Ti6Al4V表面形成500μm厚的重熔层,其硬度高达652HV,表面抗磨损能力大幅度提升。与分离式方法相比,激光渗碳磨削后表面形状精度提升20%。结论 研究是Ti6Al4V表面加工-强化一体化的创新性尝试,相关技术对指导生产实践具有重要意义。同时,研究结果完善了钛合金表面性能-精度协同控制理论,为高性能Ti6Al4V表面高效制造提供了技术支持。 展开更多
关键词 ti6al4V 激光渗碳磨削 性-形协同控制 加工-强化一体化
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LDED扫描策略对Ti6Al4V涂层沉积缺陷、微宏观组织和性能的影响 被引量:1
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作者 吴迪 刘钢 赵嫚 《表面技术》 北大核心 2025年第13期151-160,213,共11页
目的激光定向能量沉积(LDED)以其沉积速率高和成本低在制造大型钛航空部件方面具有良好的应用前景,然而制造过程中热量的集聚,使得熔池附近产生了巨大的温度梯度,会诱导Ti6Al4V涂层微观组织及宏观性能发生演变,为了减少沉积层的制造缺陷... 目的激光定向能量沉积(LDED)以其沉积速率高和成本低在制造大型钛航空部件方面具有良好的应用前景,然而制造过程中热量的集聚,使得熔池附近产生了巨大的温度梯度,会诱导Ti6Al4V涂层微观组织及宏观性能发生演变,为了减少沉积层的制造缺陷,获得更好的材料性能,提出一种扫描策略。方法研究扫描策略对Ti6Al4V涂层沉积缺陷、微宏观组织和性能的影响,采用LDED技术制备10层Ti6Al4V熔覆层,以激光功率、扫描速度、沉积方向3个重要工艺参数为基准,设计二水平三因素正交实验,研究沉积策略对涂层缺陷的影响,并对涂层的物相及显微硬度进行分析和测量。结果通过4种策略制备的Ti6Al4V沉积层的物相成分相近,沉积层主要由针状α/α′马氏体和网篮状魏氏体相组成,显微硬度在373HV10~388HV10内波动,沉积层的硬度显著高于基板和热影响区。沉积策略会对温度历史产生显著影响,基板的温度越高,则α′针状相的尺寸越小,组织越细化,硬度越高。结论通过实验和后续的材料表征证明沉积策略是温度变化的关键因素,会显著影响沉积质量。变功率激光通过对温度历史进行优化,可以改善沉积层内部的组织结构,从而获得更少的沉积缺陷和更好的材料性能。 展开更多
关键词 LDED ti6al4V 沉积策略 微观组织演变 力学性能
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不同表面改性方式对3D打印Ti6Al4V种植体表面性能的影响
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作者 闫星华 魏昭明 +3 位作者 王誉 王佳琦 张岩 刘苗 《口腔材料器械杂志》 2025年第2期73-77,121,共6页
目的评价不同表面改性方式对3D打印Ti6Al4V种植体表面性能的影响,研究最合适的表面改性方法。方法3D打印Ti6Al4V种植体和钛片试件,表面改性处理后分为3DP组(对照组)、SLA组(喷砂酸蚀)、AH组(喷砂碱蚀)、SLAO组(喷砂酸蚀+阳极氧化)和AHAO... 目的评价不同表面改性方式对3D打印Ti6Al4V种植体表面性能的影响,研究最合适的表面改性方法。方法3D打印Ti6Al4V种植体和钛片试件,表面改性处理后分为3DP组(对照组)、SLA组(喷砂酸蚀)、AH组(喷砂碱蚀)、SLAO组(喷砂酸蚀+阳极氧化)和AHAO组(喷砂碱蚀+阳极氧化)。通过体式显微镜和扫描电镜观察试件表面的宏观形貌和微观形貌,粗糙度仪和接触角测量仪检测材料表面的粗糙度和润湿性,CCK-8实验检测各组材料对MC3T3-E1细胞增殖的影响,并用激光共聚焦显微镜观察细胞在材料表面的黏附增殖形态。结果宏观形貌观察显示:SLA组、SLAO组、AHAO组种植体表面无金属颗粒黏连。微观形貌观察结果显示SLA组表面为微米级网状孔洞结构,AH组表面为纳米线状结构、AHAO组SLAO组表面为均匀的钛纳米管状形貌。SLAO组在粗糙度、润湿性、细胞增殖及黏附方面表现最佳。结论喷砂酸蚀+阳极氧化的表面改性方法可提升3D打印Ti6Al4V种植体的表面性能,促进细胞黏附和增殖。 展开更多
关键词 3D打印 ti6al4V 表面改性 生物相容性
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Ti6Al4V钛合金低温本构模型构建与低温切削过程数值仿真
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作者 刘根睿 杨东 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2248-2256,共9页
以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展面向低温切削加工的材料低温动态本构模型建模研究,对Ti6Al4V钛合金的低温铣削加工过程进行仿真,探究材料在20~-196℃低温铣削时的力学响应和切削温度变化。研究结果表明,在应变率为5000~7000 s^(-1)和... 以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展面向低温切削加工的材料低温动态本构模型建模研究,对Ti6Al4V钛合金的低温铣削加工过程进行仿真,探究材料在20~-196℃低温铣削时的力学响应和切削温度变化。研究结果表明,在应变率为5000~7000 s^(-1)和温度为-100~-196℃下,所建立的本构模型对材料的应力-应变关系的预测误差为8%~10%。在切削速度为40~80 m/min、径向切深为0.5 mm、每齿进给量为0.05 mm/z时,基于本构模型建立的切削仿真模型预测的切削力与实验值的相对误差小于6.26%。随着冷却温度由20℃降低至-196℃,切削区温度由78℃降低至最低-150℃。铣削力随着切削速度的升高而降低,随着冷却温度的降低而升高,在-50℃时达到最大值416.57 N后下降。研究结果可为Ti6Al4V钛合金的低温切削加工实践提供理论模型和仿真技术支持。 展开更多
关键词 ti6al4V 低温本构模型 低温切削 有限元仿真分析 切削温度 切削力
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面向Ti6Al4V薄壁零件铣削的硬质合金刀具磨损预测
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作者 孙鑫鹏 马海峰 +4 位作者 李玉民 刘耀 王鹤然 宋清华 刘战强 《硬质合金》 2025年第5期44-53,共10页
Ti6Al4V钛合金因其优异的力学性能与耐高温性能,被广泛应用于航空航天结构件制造。然而,其铣削过程中易诱发显著的刀具磨损,影响加工质量与稳定性。针对该问题,本文提出了一种基于特征工程与集成回归的刀具磨损预测方法。首先,提取信号... Ti6Al4V钛合金因其优异的力学性能与耐高温性能,被广泛应用于航空航天结构件制造。然而,其铣削过程中易诱发显著的刀具磨损,影响加工质量与稳定性。针对该问题,本文提出了一种基于特征工程与集成回归的刀具磨损预测方法。首先,提取信号的时域、频域和时频域统计特征,并结合单调性指标与互信息准则进行特征筛选,最终确定12维关键特征以增强对磨损程度的表征能力。针对不同刀具之间存在的数据分布差异,引入最大均值差异(MMD)方法缓解不同刀具间数据偏移对回归性能的影响。在此基础上,构建以随机森林回归、支持向量回归、高斯过程回归和极端梯度提升回归为基模型的集成回归框架。在HMoTP薄壁零件高速铣削数据集上采用留一刀具交叉验证策略进行评估,实验结果表明提出的方法在各验证刀具上均实现较低的预测误差,具备良好的稳定性与工程应用前景。 展开更多
关键词 ti6al4V合金 硬质合金刀具 刀具磨损预测 多域特征提取 集成回归模型
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