Ti65钛合金是一种近α型高温钛合金，，，名义成分为Ｔｉ-5.8Al-4.0Ｓｎ-3.5Zr-0.5Mo-0.4Ｓｉ-0.3Ｎｂ-2.0Ta-0.8Ｗ-0.06Ｃ，，，拥有低密度、高比强度、耐高温等优异的综合机能，，，被宽泛用于制作航空发起机转子、叶片及关键高温结构部件等[1-2]
。传统成形钛合金的步骤重要为铸造／铸造＋机械加工，，，存在成形精度有限、出产周期长且制作成本高档问题[3]，，，无法满足发起机整体叶盘尺寸增大和结构复杂水平提高的要求
。激光沉积制作（Ｌａｓｅｒ
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。停幔睿酰妫幔悖簦酰颍椋睿，，，LDM）技术是一种基于“数字化三维模型＋降维制作”的急剧成形技术，，，可能实现拥有复杂曲面特点零部件的一体化急剧成形，，，拥有出产周期短、资料利用率高档利益，，，已被宽泛用于制作航空用钛、铝合金材质的高温零部件[4-5]
。

目前，，，国内学者对Ti65钛合金的机能钻研重要集中在板／棒材、锻件等，，，仅有少量文件对激光沉积Ti65钛合金工艺参数进行报道
。ＹＵＥ等[6]钻研了固溶处置后冷却速度对Ti65棒材拉伸机能的影响，，，了局批注水淬组织的强度和塑性均优于空冷组织，，，且随着温度的提高，，，水淬组织的强度和塑性均比空冷组织显著提高
。吴汐玥等[7]对分歧热处置制度下Ti65板材的织构及力学机能进行钻研，，，了局批注影响板材力学机能各向异性的重要成分是织构，，，室温下板材内的位错和亚结构可能提高板材的抗拉强度和屈服强度，，，而高温前提下拉伸强度取决于织构类型及微观组织
。谢洪志等[8]对Ti65板材进行740～840℃拉伸试验，，，了局批注温度增长和应变率降低能减小Ti65钛合金变形抗力
。ＨＥ等[1]钻研了分歧激光功率下LDM　Ti65合金的缺点、微观结构和力学机能，，，了局批注高功率样品拥有良好的内部组织及力学机能
。李晓丹等[９]钻研了LDM　Ti65钛合金沉积态与退火态试样在分歧截面的显微组织及力学机能，，，了局批注退火后显微组织由片层组织变为网篮组织，，，分歧截面力学机能的各向异性被弱化
。ＬＩ等[10]钻研了LDM　Ti65合金在分歧热处置制度下样品的微观结构和力学机能，，，了局批注沉积态组织为片层组织，，，退火后的微观组织转变为网篮组织，，，抗拉强度和塑性显著提高
。

随着对航空发起机等热端构件机能要求的提高，，，钛合金多温度下的拉伸机能起头引起列国粹者的关注
。沈淑馨等[11]通过激光增材制作技术制备了三种典型的双相钛合金，，，对室温及中温前提下三种显微组织钛合金的力学机能进行探索
。ＰＡＧＨＡＮＤＥＨ等[12]对三种分歧初始显微组织的Ｔｉ-6Al-4Ｖ合金别离进行了室温、400、500及600℃下的拉伸试验，，，对分歧显微组织在分歧温度下的拉伸行为进行描述
。但是目前关于激光沉积Ti65钛合金宽温度领域的力学机能尚未有学者对其进行钻研
；；诖，，，本文选取激光沉积制作技术制备了Ti65钛合金，，，对分歧取向的尺度试样进行室温及高温拉伸试验，，，并结合显微组织、尝试数据及断口描摹，，，分析取样方向对室温及高温力学机能的影响法规，，，为激光沉积Ti65钛合金在宽温度领域内的力学机能提供科学凭据
。

1、试验资料与步骤

选取超声气雾化法制备的球状Ti65粉末，，，粉末粒度为80～200μｍ，，，化学成分见表1
。试验在ＹＬＳ-6000光纤激光器上进行，，，工作模式为陆续波，，，具体工艺参数见表2
。为保障粉末优良的流动性，，，试验前需对Ti65粉末进行真空烘干处置
。沉积制作过程中为预防Ti65样品被氧化，，，选取纯氩气作为送粉与；；て，，，沉积蹊径选取沿Ｘ轴方向呈之字形扫描，，，沉积过程示意图见图1
。为解除残存应力对拉伸机能的影响，，，实现沉积后对Ti65钛合金毛坯（长×宽×高＝100ｍｍ×25ｍｍ×250ｍｍ）立即进行９50℃去应力退火，，，保温2ｈ、空冷的热处置
。

如图1（ｂ）所示，，，金相组织样本在毛坯中央地位截取，，，拉伸试验件别离沿平行（Ｚ）和垂直于（ＸＯＹ）沉积方向取样，，，尺度拉伸试样尺寸见图1（ｃ）
。金相试样用400～3　000主张水磨砂纸顺次进行研磨、抛光，，，用Ｋｒｏｌｌ（ＨＦ∶HNO3∶H2O＝1∶1∶50，，，体积百分数）试剂进行侵蚀
。使用ＧＸ51ＯＬＹＭＰＵＳ光学显微镜（ＯＭ）和ΣＩＧＭＡ扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对分歧取向及试验温度下的试样进行显微组织、缺点散布和断口描摹观察
。室温与高温拉伸试验均在ＩＮＳＴＯＲＯＮ　5９82电子全能试验机上进行，，，室温拉伸时，，，试验应变速度为屈服前1.75×10-4ｓ，，，屈服后1.75×10-3ｓ；；高温拉伸时，，，试验应变速度为屈服前6.67×10-5ｓ，，，屈服后6.67×10-4ｓ
。对于高温拉伸试验，，，使用高温试验箱将试样别离加热至500、650、700℃，，，保温10ｍｉｎ后进行拉伸测试
。为削减试验误差，，，每组拉伸试验测试三个平行试样，，，了局取均匀值
。

2、了局与分析

2.1　显微组织分析

图2为激光沉积Ti65合金分歧取样方向的显微组织
。从图2（ａ）可见，，，ＸＯＹ平面散布着多个巨细分歧、状态不规定的等轴晶，，，微观组织为典型的网篮组织，，，晶粒内部门布着大量交错分列的条状α相和β转变相，，，部门片层α相呈细长状，，，晶界处罚布着位向一样、相互平行的片层α相，，，如图2（ｂ）所示
。通过Ｉｍａｇｅ
。嗜砑定量分析条状α相的尺寸可知，，，晶内α相宽度均在2.25μｍ左右，，，长度大部门集中在10～2９μｍ，，，部门长度达到45～52μｍ，，，晶界α相宽度为1.78μｍ左右，，，长度为10～21μｍ
。同时能够发现细长的α相间散布着短棒状的α相，，，这是由于在激光沉积过程中α相会在晶内或晶界形核长大，，，当分歧成长方向的α相互相接触后就会终场成长，，，导致成长速度较快的α相呈长条状，，，而成长速度缓慢的α相呈短棒状
。从图2（ｃ）能够看出，，，ＹＯＺ（Ｚ向）截面的宏观组织为拥有显著成长方向的粗壮β柱状晶，，，柱状晶宽度为100～210μｍ，，，柱状晶长轴与沉积方向夹角约为15°
。这是由于激光沉积过程中，，，熔池产生的热量会从温度梯度较高的熔池底部向着基材方向输出，，，随着沉积层数的不休增长，，，形成穿越多个沉积层的粗壮的β柱状晶
。从微观上能够看到原始β柱状晶内散布着大量片层状α相，，，方向与β晶粒的晶界呈±45°角散布，，，如图2（ｄ）所示，，，对片层状α相的尺寸进行定量分析后，，，得出其均匀长度为1.3μｍ，，，长度领域为10～30μｍ，，，长宽比约为14
。

图3为水平拉伸试样在高温前提下均匀变形区和颈缩区的显微组织
。通过定量丈量均匀变形区α相的尺寸（图4）可知，，，随着变形温度的升高，，，条状α相逐步变短变粗，，，且产生球化景象，，，700℃时由于高温软化效应，，，导致片层状α相在拉应力的作用下产生细化，，，塑性加强
。颈缩区相对于均匀变形区，，，α相变形较大，，，且随着变形温度的升高，，，α相变形逐步加剧
。

2.2　拉伸机能分析

为了探索取样方向对LDM　Ti65钛合金拉伸机能的影响，，，别离沿着水平方向和竖直方向取尺度圆棒试样进行室温及高温拉伸试验，，，拉伸机能参数见表3
。

图5为分歧取向拉伸试样在分歧温度下的工程应力-应变曲线
。由图5可知，，，在所有温度下的初始屈服阶段，，，应力均急剧增大至屈服点
。但随着温度升高，，，这些曲线的屈服应力逐步变小，，，可知其对温度有较强的敏感性
。在相对较低的温度下（低于650℃），，，出现了显著的硬化景象，，，而当温度达到700℃时，，，初始变形阶段在达到屈服点后出现急剧降落趋向，，，阐发出显著的高温软化效应
。

图6为沿分歧方向取样的Ti65合金试样的拉伸机能随环境温度的变动
。随着温度由室温上升到700℃，，，竖直方向取样拉伸试样屈服强度由９24ＭＰａ降到357.8ＭＰａ，，，抗拉强度由９９5.33ＭＰａ降到4９6ＭＰａ，，，而延长率则由8.8％升高至2９.27％
。与室温时相比，，，650℃的屈服强度及抗拉强度别离降落47.73％、40.９2％，，，延长率提高47.38％，，，这批注竖直方向试样的屈服强度和延长率对服役温度较为敏感
。水平方向试样拉伸机能的变动趋向与竖直方向试样类似，，，屈服强度从室温的９44.3ＭＰａ降低至700℃时的388ＭＰａ，，，抗拉强度从室温的1　02９ＭＰａ降低至700℃时的545.7ＭＰａ，，，延长率度从室温的4％升高至700℃时的26.3％
。与室温相比，，，650℃时屈服强度及抗拉强度别离降落44.16％、36.41％，，，延长率提高2.34倍
。总体来说，，，随着试验温度的升高，，，拉伸试样屈服强度和抗拉强度出现逐步递减的趋向，，，而延长率逐步升高，，，由于高温使原子动能增长，，，降低晶界和相界面对位错活动的故障能力，，，促使强度降低；；同时高温软化效应导致变形抗力减小，，，塑性增长
。

图7为分歧温度下取样方向对拉伸机能的影响法规
。随着试验温度的升高，，，竖直方向取样和水平方向取样的试件均出现抗拉强度和屈服强度降低、而延长率升高的景象，，，且水平方向试样的强度均高于竖直方向试样
。这是由于激光沉积Ti65钛合金产生的β柱状晶晶界近似平行于沉积方向，，，当沿竖直方向拉伸时，，，β柱状晶的长轴受力，，，力的作用方向沿着晶界方向，，，使得滑移容易开动，，，塑性加强：：：当沿水平方向拉伸时，，，β柱状晶短轴受力，，，力的作用方向与晶界方向近似垂直，，，晶界对滑移活动形成了故障，，，同时水平方向等轴α晶界数量较多，，，使得变形抗力增长，，，故强度更高
。所以竖直方向取样的试件拥有较好的塑性，，，水平方向取样的试件强度更好[13-14]
。

2.3　断裂模式分析

断口描摹客观地展示了金属资料断裂的整个过程，，，是分析金属资料断裂机制及其影响成分的重要凭据
。分歧拉伸温度下激光沉积Ti65钛合金的断口描摹如图8、９所示
。

图8为水平方向取样试验件在分歧温度下的拉伸断口描摹图
。室温拉伸试样有轻微塑性变形，，，断口理论粗糙，，，拥有河道花腔，，，部门存在微裂纹，，，结合断后延长率小于5％，，，故其属于典型的脆性断裂
。500℃拉伸试样断口理论升沉较大，，，无中心纤维区，，，存在显著裂纹，，，有肯定数量的解离面和扯破棱，，，部门存在细小韧窝
。650℃拉伸试样断口边缘存在剪切唇区，，，理论无显著纤维区，，，存在少量细小裂纹，，，断口边缘存在些许未溶解颗粒，，，微观描摹观察到显著的扯破棱与解离台阶，，，韧窝数量多而浅
。700℃拉伸试样产生显著塑性变形，，，断口理论纤维区面积较小，，，部门存在细小孔洞，，，韧窝大而浅且散布均匀，，，因而水平方向试样高温前提下均为韧性断裂
。

图９为竖直方向取样试验件在分歧温度下的拉伸断口描摹图
。室温下拉伸试样无显著塑性变形，，，断口理论平坦，，，呈银灰色，，，无剪切唇，，，断裂面垂直于正应力方向，，，拥有河道状花腔特点，，，存在肯定数量的裂纹与解理平面，，，为准解理断裂
。500℃拉伸试样断口平面粗糙、较为平展，，，断口边缘存在剪切唇区，，，部门有气孔及微裂纹，，，微观描摹存在小而浅且数量较少的韧窝，，，同时也存在解理面及扯破棱
。650℃拉伸试样断口理论粗糙，，，有气孔，，，纤维区占比力小，，，韧窝散布均匀，，，尺寸小
。700℃拉伸试样断口呈典型的杯锥状，，，断口理论存在剪切唇区和放射区，，，纤维区特点显著，，，理论较为粗糙，，，韧窝均匀且致密，，，韧窝尺寸相比650℃显著变大变深
。因而，，，高温前提下竖直方向试样均为韧性断裂
。

为了钻研拉伸过程中的裂纹扩大行为，，，对各组拉伸试样的断口侧理论进行观察，，，照片如图10、11所示
。由图10可知，，，水平方向试样和垂直方向试样的断裂大局均为穿晶断裂，，，700℃时由于高温变形严重导致晶界破碎，，，未发现陆续的α／β相晶界
。图11为室温及650℃拉伸试样的断裂蹊径，，，能够看到当裂纹扩大方向与α／β相集束取向一致时，，，α／β相界面的结合能较弱，，，裂纹沿着α／β相界面扩大，，，当裂纹遇到位向分歧的α片层时，，，由于α相的强度较高，，，裂纹前端难以穿过α片层，，，扩大方向产生偏转，，，亏损更多能量[15-16]
。

3、结论

1）激光沉积制作Ti65合金水平方向试样的宏观描摹为多个巨细分歧、状态不规定的等轴晶，，，竖直方向则为尺寸较大的β柱状晶，，，二者微观组织均为典型的网篮组织
。

2）激光沉积制作Ti65合金拉伸机能拥有显著的各向异性特点
。水平方向成形试样的抗拉强度及屈服强度高于竖直方向成形试样，，，延长率与之相反
。重要原因在于水平方向晶界数量较竖直方向多，，，晶界有效故障滑移活动促使变形抗力增长，，，故水平方向成形试样强度更高
。

3）合金试样的屈服强度和抗拉强度随温度升高而逐步降低
。室温下水平方向试样为脆性断裂，，，竖直方向试样为准解理断裂，，，塑性较差；；高温前提下均为韧性断裂，，，韧窝尺寸随温度升高逐步变大，，，塑性随之提高
。重要原因在于高温软化效应导致变形抗力减小，，，塑性增长
。

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（注，，，原文标题：：：激光沉积Ti65钛合金拉伸机能）