悉尼大学顶刊丨增材制造Ti-6Al-4V合金的微观结构演化过程

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增材制造Ti-6Al-4V合金中观测到由快速热循环导致的α’→ α+β扩散型相变的微观结构演化过程

近日，澳大利亚悉尼大学廖晓舟教授（共同通讯作者），Simon Ringer教授（共同通讯作者），第一作者王昊，迪肯大学徐嵬教授，晁琦博士，香港理工大学陈子斌博士（共同通讯作者）与团队成员利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、和原子探针发现了在激光粉床打印钛铝钒（Ti-6Al-4V）合金内α'→ α+β相变过程中经历了一种V富集的六角密堆相 (HCP) 中间过渡结构α_HME的形成。

相关研究成果以 "Formation of a transition V-rich structure during the α’ to α + β phase transformation process in additively manufactured Ti-6Al-4V" 为题发表在金属顶刊《Acta Materialia》上。

图1. 扫描电镜展示增材制造钛铝钒合金样品中顶层和底层不同的微结构

图2.（a）顶层的TKD IPF图和（b）相应的相位图。（c）底层的TKD IPF图和（d）相应的相位图。相位图中的红色和蓝色分别代表HCP相位和BCC相位。（e）根据图c生成的极图

由激光粉末床熔合 (L-PBF) 增材制造制造的 Ti-6Al-4V 零件通常由针状 α' 马氏体组成，因此成形出的工件通常具有较差的延展性和塑性，极大地限制了其在工业上的应用。通过控制 L-PBF 热演变过程将α'相诱变成具有很好强度和延展性的片状α+β 相。了解 α'→ α+β 相变过程的细节对于制造具有优异机械性能的钛合金至关重要。通过对 L-PBF 制造的 Ti-6Al-4V 合金的微观结构演变的过程电子显微镜表征，研究发现 α'→ α+β 相变发生在两个步骤中：α'→ α+ αHME和αHME→β，其中αHME是一种新发现的非平衡结构，具有六方密排结构，其组成接近于β相。