论文部分内容阅读
电子束熔化逐层成型技术（Electron Beam Melting,EBM）是一种新兴的快速成型技术,在医疗和航天航空等领域得到迅速推广和广泛应用,已成为当今社会精准化快速制造金属零件的先进制造技术之一。本研究以Ti-6Al-4V ELI医疗用合金粉末,采用电子束逐层熔化金属成型（EBM）设备,制备出不同实验所需要的Ti-6Al-4V合金样品,观察分析了EBM法Ti-6Al-4V合金显微组织,其显微组织以密排六方结构（hcp）的α相片层为主,片层之间有少量体心立方结构（bcc）的β相,该β相尺寸很小。经过热等静压处理后,α片层厚度变大,值得注意的是,经过热等静压处理,样品被压实,样品内部的孔缺陷被关闭,提高了样品的致密性。本研究采用对比方法,对EBM法Ti-6Al-4V合金样品的原始态和热等静压态的裂纹扩展性能、缺口敏感性和断裂韧性进行研究,重点探究影响裂纹扩展实验、缺口敏感实验和断裂韧性实验的因素。电子束逐层熔化快速技术制备的Ti-6Al-4V合金疲劳裂纹扩展实验结果发现,在应力强度因子（ΔK）小于18MPa·m1/2阶段,两种不同状态样品的裂纹扩展速率出现不同现象,α片层厚度和孔缺陷取代裂纹尖端塑性区尺寸成为影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素,而随着ΔK的增加,α片层厚度和孔缺陷对裂纹扩展速率的影响逐渐减弱。值得注意的是,孔缺陷是影响裂纹扩展速率的重要因素。电子束逐层熔化快速技术制备的Ti-6Al-4V合金疲劳缺口敏感实验结果发现,与原始态样品相比,热等静压态样品对缺口较为敏感。造成这种现象的原因主要有两个:一是,经过热等静压处理后,样品内的孔缺陷被关闭,对于光滑样品来说,避免了裂纹源直接在气孔缺陷出形成,从而提高了光滑样品的疲劳强度;二是,经过热等静压处理,样品的α片层厚度变大,穿过相同距离所经历的α片层的数量减少,并且原始态样品中由于存在孔缺陷,导致了二次裂纹的产生,降低了裂纹扩展速率,从而使原始态缺口样品的疲劳强度增强。电子束逐层熔化快速技术制备的Ti-6Al-4V合金断裂韧性实验结果发现,在对EBM法制备的Ti-6Al-4V合金样品断裂韧性影响的对比实验中发现,显微组织和塑性取代了屈强差以及裂纹尖端塑性区成为了影响断裂韧性的主要影响因素。但是,在热等静压对断裂韧性影响的对比实验中发现,塑性是影响断裂韧性的重要因素。