一家专注流体压力成形技术
【作 者】闫泰起;陈冰清;梁家誉;孙兵兵;郭绍庆
激光选区熔化（SLM）技术属于一种典型的增材制造技术，该技术利用高能量激光束根据三维数模的切片数据逐层选择性地熔化金属粉末，通过逐层铺粉、逐层熔化凝固堆积的方式，制造出实体零件［1-3］。基于激光选区熔化技术的特点，可实现复杂零件的近净成形，并达到轻量化、定制化的目的，该技术被广泛应用于航空航天、船舶、模具加工等领域［4］。
TC4 钛合金属于一种典型的 α+β 型钛合金，因其质轻高强、良好的加工性及可焊性，是目前应用最为广泛的钛合金［5-6］。但是，结合目前各领域对装备升级换代的需求，对应的 TC4 钛合金零件向逐渐复杂化、轻量化方向发展，传统的制造方法已难以满足需求［7］。在此背景下，激光选区熔化技术成为十分适合复杂高精度 TC4 钛合金零部件的制造方法。
近几年，激光选区熔化 TC4 钛合金的应用主要集中在航空航天领域，该领域对成形后零件的性能要求较高［8-10］。所以，对激光选区熔化 TC4 钛合金制件内部的气孔、未熔合等冶金缺陷的控制以及微观组织的调控必不可少。本研究通过设计多种激光功率、扫描速度等工艺参数组合，对比成形试样的内部质量，包括致密度的高低及金相形貌特征（如表面平整度、孔洞分布等），优选出 1 组成形工艺参数组合。之后通过设计不同热处理制度，研究试样组织性能与热处理制度的对应关系。结合成形工艺及热处理工艺的共同作用，最终达到优化激光选区熔化 TC4 钛合金制件成形质量的目的。
【结 论】
采用多组不同工艺参数进行 TC4 钛合金试块的激光选区熔化成形，结合试块典型形貌观察和致密度研究，得到了成形质量较好的工艺参数，并研究了优化参数下不同热处理制度对激光选区熔化成形 TC4 钛合金试块组织性能的影响规律。
在设计的参数范围内，均可成形得到致密度高于99. 90% 的 TC4 钛合金试块，当铺粉层厚为 40 μm、激光功率为 200 W、扫描速度为 1500 mm/s、扫描间距为0. 065 mm 时，可成形得到致密度最高为 99. 993% 的TC4 钛合金试块。
SLM 态 TC4 由亚稳态的针状马氏体 α'相组成，其自身较高的强度及内部高密度位错，导致其高强度、低塑性。随着热处理温度从 650 ℃逐渐升高至 950 ℃，马氏体 α'相逐渐完全分解为（α+β）混合组织，且分解得到的板条状 α 相逐渐粗化。随着热处理温度升高，试样强度逐渐下降而塑性升高。经 850 ℃/2 h 热处理后，试样强度和塑性在高于锻件标准的前提下，实现了较好匹配。
以下是正文：
