整体高温辅助激光定向能量沉积TiAl4822合金开裂抑制机理及组织性能研究

摘要

激光定向能量沉积（laser directed energy deposition,LDED）凭借高效率与工艺柔性，正成为解决室温高脆性和高活性的TiAl4822（Ti-48Al-2Cr-2Nb）合金传统工艺难加工、难制备大型复杂构件问题的关键途径，以充分发挥其航空发动机等高温轻质部件的理想材料潜力。然而，LDED过程中快速熔融-凝固循环会产生极大的温度梯度和残余应力，从而导致构件开裂，但目前尚无成熟手段能够完全抑制裂纹产生。本工作利用整体高温辅助LDED制备出30 mm×25 mm×6 mm致密无裂纹的TiAl4822合金薄壁构件，并对其宏观形貌、微观组织、孔隙率及显微硬度进行研究。研究结果表明：在常温条件下，LDED制备的TiAl4822合金薄壁样件易发生以解理为主的脆性断裂，显微组织以细小等轴晶为主；引入800℃整体高温辅助后，沉积层晶粒定向生长为自下而上倾斜的柱状晶，孔隙率从0.05%降至0.008%，孔径分布更均匀，表面未见宏观裂纹；与此同时，显微硬度由常温样件的390.46HV_0.2降至354.94HV_0.2，这主要归因于在高温辅助条件下晶粒长大、晶界减少及析出相中γ相的含量相对增加。因此，整体高温辅助不仅有效抑制裂纹与大尺寸孔隙的产生，还优化微观组织均匀性，为TiAl4822合金的高致密、高性能制备提供新途径。

关键词

激光定向能量沉积 / TiAl4822合金 / 裂纹 / 显微组织 / 显微硬度