热处理制度对激光增材制造TA15钛合金力学性能的影响

（海装沈阳局驻沈阳地区第一军事代表室，沈阳 110031）

钛合金具有高比强、耐高温、抗疲劳等优异性能，大型复杂钛合金整体构件用量的高低，是衡量航空装备技术先进性的重要指标[1]。采用整体锻造等传统方法制造大型钛合金构件工艺复杂，材料利用率低，周期长，成本高。增材制造技术成形大型复杂钛合金构件具有数字化、精确化、设计-材料-制造一体化等明显的技术和经济优势[2]。大型金属构件的激光逐层熔化沉积增材制造过程，实际上是激光冶金高温熔池在固体金属基底快速导热、温度梯度超高、冷却速度超快条件下的快速凝固及逐层堆积的过程。构件的冶金组织、力学性能呈现对工艺参数和工艺过程状态变化的高度敏感性及复杂多变性，给构件内部冶金组织一致性和力学性能稳定性控制带来巨大困难，国际公认构件的内部质量控制是增材制造技术在飞机主承力结构上应用的最大挑战之一[3]。

钛合金的力学性能强烈受控于其宏微观组织结构特征。典型沉积态宏观组织由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大β 柱状胞晶组成，晶内微观组织是由极少量针状α 板条、大量的魏氏α 板条及一定体积分数的板条间β相组成[4]。虽然沉积态增材制造钛合金强度优于/相当于锻件，但受粗大晶粒组织影响，其变形协调能力较差，表现为塑性较低（低于/稍高于锻件的最低值）[5-7]。通过控制热处理动力学过程优化显微组织是提高钛合金力学性能的有效方法之一[8]。……