激光立体成形Ti-Al-Mo合金成分-组织相关性研究

摘要：

研发高性能专用钛合金材料是激光增材制造钛合金在高端装备领域发展和应用的关键.然而,现有的合金设计方法效率低,难以建立钛合金成分-显微组织的定量关联.利用送粉激光增材制造(激光立体成形(LSF))高效制备系列成分钛合金的技术优势,制备60组不同成分的Ti-Al-Mo合金试样,结合显微组织观察和图像处理方法,获得不同成分Ti-Al-Mo合金的显微组织参数(晶内初生α板条宽度(Wα)及α相体积分数(Fα)),进而结合Back Propagation(BP)神经网络模型的建立,获得激光立体成形Ti-xAl-yMo(2.0≤x≤7.5,2.0≤y≤9.0)合金成分-显微组织特征的定量关系.结果表明:Wα测量值主要分布在0.1～1.1 μm范围内,Al含量一定时,Wα随Mo含量的升高而下降.在Al含量相对较低时(2.0％～4.5％,质量分数),Wα呈现先缓慢下降、然后快速下降、进而缓慢下降的非线性趋势;而Al含量相对较高时(5.0％～7.5％),Wα呈现先缓慢下降、然后加速下降、再近似线性下降的趋势.Al含量一定时,Fα随Mo含量的增加并未呈现连续下降的趋势;而是在某些成分范围内,出现了随Mo含量增高,Fα反而增高的现象;这表明在激光立体成形条件下,Mo元素的合理添加可实现α板条细化和F提升的协同作用效果.分析这种现象的产生是由于激光往复热循环作用下,β转变基体上析出大量次生α相而导致.BP神经网络模型的预测结果与典型成分合金的实验观察结果吻合较好.

关键词：激光增材制造、Ti-Al-Mo合金、Back Propagation(BP)神经网络、显微组织

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分类号：TF803.21(有色金属冶炼)

资助基金：陕西省重点研发计划项目;西安市科技计划项目;西安市科技计划项目;空军工程大学等离子体动力学重点实验室开放基金;中央高校基本科研业务费项目;中央高校基本科研业务费项目

在线出版日期：2023-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：714-724