1、、、引言

TA15(Ti-6.5Al-2Zr-Mo-V)是一种怪异的近?钛合金，，，高含量的?固溶元素Al[1]所带来的 固溶强化成效为合金提供了显著的高温强度和蠕变抗力[2, 3]。。这些个性使其成为航空航天领 域关键部件的梦想选择[4, 5]，，，宽泛利用于飞机发起机压气机盘、、、承力结构件、、、起落架部件[6]以及必要在450℃ – 500℃持久服役的零部件[7]。。薄壁结构作为航空航天领域典型的特点结 构，，，可能实现轻量化和职能性的美满平衡，，，传统制作工艺在加工薄壁结构时面对耗时、、、昂贵、、、 精度低等诸多挑战，，，而增材制作（Additive Manufacturing, AM）技术正逐步成为突破传统工 艺瓶颈的关键解决规划。。激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF）是一种通过高 精度激光束逐层溶解金属粉末，，，直接成形复杂三维零件的AM技术[8]。。相较于传统减材制作，，， 其可能实现复杂几何结构、、、轻量化设计及内部特点优化[9]，，，同时允许在加工过程中精确调控 成分和微观组织，，，从而获得传统工艺难以实现的优异机能[10-12]。。所以AM技术，，，尤其是LPBF技术，，，正在改革钛合金构件的制作方式。。

TA15合金的工作温度领域高达500℃，，，因而对于大无数工业利用，，，评估其在使用温度下的力学机能更有参考价值[13, 14]。。而对于长功夫在高温环境中服役的钛合金部件来说，，，其 高温蠕变或悠久机能将直接决定部件的服役寿命和靠得住性。。钛合金的蠕变与悠久机能与其微 观组织特点亲昵有关，，，已成为该领域的钻研共识。。Omprakash等[15]的钻研批注，，，近钛合金在600℃前提下合金内部初生?相和?trans基体界面上孔洞的形核、、、成长和归并最终会导致蠕变 断裂景象的产生。。对Ti-6Al-4V钛合金的钻研批注，，，片层组织可有效提升钛合金的蠕变机能，，， 而双态组织结构中随片层组织的增多也可在肯定水平上提升钛合金的蠕变机能[16]。。这批注，，， 钛合金的蠕变机能与其内部微观组织存在显著的依赖性。。大无数钻研批注，，，片层组织中初生?晶：图某叽缫约捌愕目矶萚17, 18]、、、双态组织中初生相的体积分数[19]和等轴组织中相 的尺寸[20]，，，均会对钛合金的蠕变机能造成影响。。Kim等[21]发现经热处置的激光选区溶解Ti-6Al-4V合金拥有较低的蠕变应变和稳态蠕变速度；；聂先等[22]在Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr合 金 中 也 发 现 片 层 组 织 的 抗 蠕 变 性 能 优 于 等 轴 组 织 ；； 杨 建 凯 等[23]在 研 究Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金时也得出类似结论，，，即由β基体与片状α相组成的组织 蠕变机能更佳。。李学雄等[24]对TC6合金的钻研还批注，，，合金的稳态蠕变速度随温度及应力 的升高而增长，，，且蠕变受位错滑移、、、扩散及晶界滑移共同调控。。值妥贴心的是，，，LPBF等AM技术因其怪异的热循环和凝固个性，，，显著影响了试样的微观结构。。大量钻研批注，，，LPBF怪异的成形工艺使得成形厚度、、、取向、、、高度的变动均会引起合金微观组织尺度产生扭转，，，最 终导致力学机能的差距[25-30]。。例如，，，Barba等人[30]系统钻研了成形厚度和取向对Ti-6Al-4V合金力学机能、、、微观结构、、、化学成分和理论质量的影响。。他们发现随着试样尺寸的减小，，，试 样的强度增长，，，韧性降低。。然而，，，目前对LPBF成形TA15钛合金在高温长时载荷下的悠久 机能钻研仍较为不足。。只管前述钻研在传统制作钛合金方面堆集了重要意识，，，但对于LPBF成形TA15合金，，，其特有的织构、、、超细片层组织及潜在缺点若何耦合影响高温悠久机能，，，尚 不明确。。出格是在分歧几何尺度的薄壁结构下，，，组织与机能的对应关系及尺寸效应法规仍有 待揭示。。因而，，，对于长功夫在高温环境中服役的TA15合金部件来说，，，探索厚度、、、高度及取 向对其高温悠久机能的影响对于保险部件的服役靠得住性尤为重要。。

因而，，，本钻研以LPBF成形TA15合金为钻研对象，，，设计了4种厚度、、、3种高度、、、2种 取向的薄壁试样，，，以现实服役环境为启程点，，，旨在系统性的钻研合金的厚度、、、高度及加载取 向对其微观组织结构和500℃/470 MPa前提下高温悠久机能的影响。。本钻研通过系统探索LPBF成形薄壁结构微观组织演变法规与高温力学机能的关联性，，，深刻揭示其在热力耦合作 用下的成形机制与机能调控道理，，，为航空航天领域轻量化、、、高靠得住性薄壁构件的创新设计提 供关键理论凭据和工艺优化领导。。

2、、、尝试步骤

2.1资料制备及热处置

本文选用LPBF成形设备EP-M300制备厚度别离为1 mm、、、2 mm、、、3 mm及4 mm的四 种厚度TA15合金薄壁结构，，，除壁厚分歧外，，，所有薄壁结构的宽均为100 mm，，，高均为130 mm。。 四种厚度薄壁结构具体成形参数为：激光功率320 W、、、光斑尺寸71 mm、、、扫描速度1200 mm/s、、、 熔池间距120?m、、、铺粉层厚50?m、、、相邻层旋转67°。。选用的TA15合金粉末的具体化学成 分如表1所示。。制备实现后，，，对所有薄壁结构进行800℃/4 h的去应力退火处置，，，文件报到 该热处置工艺能有效解除LPBF成形的TA15[14]和Ti-6Al-4V[31-33]合金中的残存应力。。

表 1 TA15 合金粉末的化学成分（质量分数，，，%）

2.2缺点及微观组织表征

首先，，，从1 mm – 4 mm分歧厚度TA15合金薄壁结构半高处（距基板65 mm）一样部位 切取矩形表征试样，，，调查薄壁结构的缺点/组织特点随厚度的演变法规；；以2 mm厚薄壁结 构为例，，，从薄壁结构距离基板25 mm和45 mm处切取矩形表征试样，，，调查薄壁结构的缺点/组织特点随高度的演变法规。。而后，，，对所有表征试样理论进行机械抛光，，，选取立式颠倒显 微镜（OM:Olympus，，，DP71）进行缺点观察；；使用Kroll’s试剂（3% HF+6% HNO₃+91% H₂O） 对抛光后的试样进行侵蚀，，，侵蚀功夫为10 - 15 s，，，再选取OM对合金的初生柱状β晶粒进行 观察；；对试样理论进行机械和电解抛光，，，电解抛光液为60% CH4O + 30% C4H10O + 10% HClO4，，，电解抛光参数为：电压20 V，，，温度- 20℃，，，功夫30 s。。选取装配有EBSD附件的场 发射扫描电子显微镜（SEM：GEMINISEM 300, Germany）对合金的晶粒结构及晶体学取向 进行观察。。最后，，，在悠久机能测试后，，，通过SEM对悠久试样纵截面进行表征观察。。

2.3高温悠久机能测试

首先，，，为调查合金高温悠久机能随厚度演变法规，，，用电火花线切割（EDM）从分歧厚 度薄壁结构一样地位沿成形方向取样（LD//BD，，，LD：Loading Direction; BD: Building Direction），，，试样中心位于薄壁结构半高处（距基板65 mm），，，并将从1 mm、、、2 mm、、、3 mm和4 mm厚薄壁结构中切取的薄壁试样别离定名为T1-V、、、T2-V、、、T3-V、、、T4-V；；为调查合金 高温悠久机能的各向异性，，，从2 mm厚薄壁结构距基板65 mm处沿着垂直于成形方向取样 （LD⊥BD），，，并将试样定名为T2-H-Top；；为调查合金悠久机能随高度演变法规，，，别离从2 mm厚薄壁结构距基板25 mm和45 mm处沿着垂直于成形方向取样（LD⊥BD），，，并将试样别离 定名为T2-H-Bottom和T2-H-Middle，，，具体取样地位及试样尺寸示意图如图1所示（T2-V和T2-H-Top为统一个表征试样）。。随后，，，在高温悠久机能测试前对所有试样进行机械磨抛和电 解抛光处置，，，以排除理论粗糙度对悠久机能的影响。。最后，，，凭据GB/T 2039尺度，，，在500℃/470 MPa下利用CSS-3905商用蠕变测试设备对试样发展高温悠久机能测试，，，每种前提试样各2个，，，悠久尝试过程中，，，选取电阻炉对试样进行加热并保温。。

3、、、尝试了局

3.1缺点

图2(a)-(d)及(e)-(f)所示别离为分歧厚度及2 mm厚分歧高度试样纵截面缺点OM照片。。 由图2(a)-(d)可见，，，分歧厚度TA15合金纵截面虽偶有个别近球形缺点，，，但总体来看缺点数 量均较少。。由图2(b)、、、(e)和(f)可见，，，与距基板45 mm及65 mm高度处罚歧，，，25 mm高度处 缺点含量略多，，，且有蠕虫状的大尺寸未熔合缺点。。随后，，，基于金相法，，，由Image Pro Plus软件凭据缺点与基体的分歧对比度，，，通过将10张OM照片中的所出缺点面积相加并除以图像 总面积而得到所有试样的致密度均在99.9%以上，，，致密度均较高。。

3.2微观结构

图3(a)-(d)及(e)-(f)所示别离为分歧厚度及2 mm厚分歧高度试样纵截面微观组织OM照 片。。由图可见，，，在分歧厚度及2 mm厚分歧高度试样的纵截面存在大量沿打印方向定向成长 的柱状初生β晶粒。；；诖罅縊M照片对β晶？？矶冉型臣频牧司峙，，，初生β晶粒的 均匀宽度随厚度的减薄先由4 mm厚时的101.8 ± 19.5 μm轻微增长至2 mm厚时的123.7 ± 14.1 μm，，，再突变式增长到1 mm厚时的189.2 ± 41.3 μm；；随高度的升高由25 mm处时的105.9 ± 37.8 μm先升高至45 mm处时的141.3 ± 59.2 μm，，，再略微降低至65 mm处时的123.7 ± 14.1 μm。。

图4(a)-(d)及(e)-(f)所示别离为分歧厚度及2 mm厚分歧高度试样纵截面微观组织EBSD照片。。由图可见，，，在分歧厚度及2 mm厚分歧高度试样的纵截面能够看到显著的板条状组织 结构，，，这些α板条状结构呈网篮状交错散布，，，拥有多种分歧的晶粒取向。。从图4(f)纵截面中 能够观察到初生β晶界，，，初生β晶界两侧的α板条取向显著分歧，，，说了然α?马氏体只会在母 相初生β晶粒内形核并长大，，，不会越过β晶界延长至邻近的β晶粒。。在退火处置过程中，，，从α?马氏体转变为α板条时存在影象效应或者说是组织遗传性，，，分歧取向的α板条彼此交错，，， 形成了α集束。；；诖罅縀BSD照片对α板条宽度进行统计的了局批注，，，LPBF成形1 mm – 4 mm厚TA15合金薄壁结构的α板条均匀宽度随着厚度的增长略有增长；；随着高度的增长α板条的均匀尺寸先增大后趋于不变。。LPBF成形TA15合金薄壁结构分歧厚度及高度试样 微观组织具体尺寸别离见表2和3。。

表 2 分歧厚度薄壁试样微观结构尺寸

表 3 分歧高度薄壁试样微观结构尺寸

3.3高温悠久机能

图5(a)和(b)所示别离为在500℃/470 MPa前提下分歧厚度薄壁试样（LD//BD）和2 mm厚分歧高度薄壁试样（LD?BD）的悠久机能对比图。。由图5(a)可见，，，在LD//BD前提下，，，3 mm及4 mm厚薄壁试样悠久寿命及塑性相近，，，但随着厚度的进一步降落，，，薄壁试样的悠久寿命 有所升高但塑性降落。。1 mm厚薄壁试样的悠久寿命和塑性相较于4 mm厚薄壁试样别离提 升了~13.4%和降落了40.9%。。由图5(b)可见，，，在LD⊥BD前提下，，，T2-H-Middle和T2-H-Top试样的悠久寿命（~175 h）和塑性（~30%）相差不大。。而随距基板高度的降落，，，T2-H-Bottom试样相较于其它高度，，，虽均匀塑性（~27%）相近，，，但悠久寿命（~130 h）显著降落，，，相较 于T2-H-Top试样，，，其寿命降落了~26.3%。。图5(c)所示为LPBF成形TA15合金薄壁试样悠久 寿命与塑性匹配图。。首先，，，本钻研中LPBF成形TA15合金薄壁试样在500℃/470 MPa前提 下的高温悠久寿命均可优于国度尺度GB/T 38916-2020[34]。。其次，，，整体来看，，，随厚度的增长 薄壁试样的悠久寿命降低而塑性上升（图中灰色阴影所示）；；随高度的升高薄壁试样的悠久 寿命升高而塑性相近（图中红色阴影所示），，，但分歧高度试样数据分散性较大，，，尤其是T2-H-Bottom试样的悠久塑性；；对于2 mm厚薄壁试样来说，，，合金的高温悠久机能拥有显著 的各向异性，，，LD//BD时合金的悠久寿命及塑性均高于LD⊥BD时。。

3.4高温悠久危险行为

图6(a-c)和(d-f)所示别离为2 mm厚薄壁试样一样高度（距基板65 mm）处沿着成形方 向（LD//BD）和垂直于成形方向（LD?BD）在500℃/470 MPa前提下悠久断后试样纵截面 距断口由远及近分歧地位处SEM描摹图。。首先，，，由图6(a)和(d)可见，，，对于分歧取向的试样 来说，，，在远离断口处均观察到孔洞优先在α/β界面处萌生。。当逐步靠近断口，，，由图6(b)和(e)可见，，，随着应变的持续累加，，，孔洞有所长大并且相邻孔洞相互衔接形成微裂纹。。在断口左近，，， 由图6(c)和(f)可见，，，在LD//BD前提下，，，此时初生柱状晶粒的长轴与加载方向平行，，，晶内含有大量与加载方向呈近90的微裂纹，，，裂纹散布均匀且密度较高；；在LD⊥BD前提下，，，此时 初生晶粒的长轴与加载方向垂直，，，断口左近存在显著的与加载方向呈近90°的深裂纹，，，裂纹 密度显著降落且部门开裂更为显著。。

4、、、分析与会商

4.1高温悠久危险机制及各向异性

孔洞形核和裂纹扩大是悠久失效过程中的两个重要时期，，，在高温悠久前提下，，，晶界作为 变形过程中的幽微地位，，，使得孔洞易于在此类地位处优先形核，，，并随着功夫的耽搁，，，孔洞逐 渐长大并相连形成微裂纹，，，而后逐步扩大导致资料的悠久失效。。通常，，，在高温悠久过程中，，， 外加应力促使晶体内部的位错启动并滑移。。随着功夫推移，，，位错不休增殖，，，并在相界和晶界 处产生塞积。。塞积群产生的长程应力场随位错数量增长而加强，，，并产生显著的部门应力集中，，， 这种应力集中是微孔洞在α/β界面形核的直接驱动力。。由于位错增殖速度显著高于其湮灭速 率，，，导致合金中位错密度持续上升，，，并引发加工硬化效应，，，使蠕变过程进入减速阶段。。随着 应变能不休累积，，，同时高温环境推进了原子振动与空位扩散，，，为位错越过阻碍提供了热激活 前提，，，刃型位错通过攀移，，，螺型位错通过交滑移在热激活辅助下逾越相界和晶界[23]，，，该过 程使塞积群的应力集中得以松弛。。在外加应力维持恒定的前提下，，，位错源可重新激活，，，持续 产生新的可动位错，，，使资料内部维持肯定的有效位错密度。。当加工硬化与动态回复达到平衡 时，，，蠕变过程即进入稳态阶段[24]。。随着应变的持续累加，，，孔洞有所长大并且相邻孔洞相互 衔接形成微裂纹，，，微裂纹沿着晶界或者相界扩大，，，最终导致试样的失效断裂。；；谕6对分歧加载方向悠久断后试样纵截面的危险演变观察，，，本文总结了如图7所示的LPBF成形TA15合金薄壁结构在500℃/470 MPa前提下的高温悠久危险机制：首先，，，对于LD//BD前提下而 言，，，初生柱状?晶粒的长轴与加载方向平行，，，此时孔洞易于在?/?界面处形核，，，随着应变的增 加，，，孔洞长大并且相邻的孔洞衔接形成微裂纹。。应变持续累积，，，形成的诸多微裂纹中与载荷 垂直的微裂纹偏差于持续扩大长大，，，形成贯通初生?晶粒的主裂纹，，，最终导致资料的穿晶断 裂失效（图7(a)和(b)）。。而对于LD⊥BD前提下而言，，，初生柱状?晶粒的长轴与加载方向垂 直，，，此时孔洞除在α/β界面处形核外，，，因?晶界接受I型张开应力，，，孔洞也易于在β晶界处形 核。。随着应变的持续累积，，，因沿着初生β晶界扩大的微裂纹扩大阻力不及，，，因而其优先持续 扩大，，，并发展为尺寸大，，，粉碎性强的主裂纹，，，最终造成试样的沿晶断裂失效（图7(c)和(d)）。。悠久机能钻研了局批注，，，2 mm厚薄壁试样悠久机能存在显著的各向异性，，，LD//BD条 件下的悠久寿命显著优于LD⊥BD前提下。；；谏鲜龇治隹芍，，，T2-H试样（LD⊥BD）的 加载方向垂直于柱状初生<100>取向的β晶粒的长轴，，，此时柱状晶界接受Ⅰ型张开拉应力，，，晶 界上的孔洞动力学更快，，，裂纹沿着初生β柱状晶界扩大，，，蹊径平直，，，扩大速度更高。。此外，，，T2-V试样（LD//BD）在裂纹扩大过程中，，，由于相邻?板条界面的反对，，，裂纹扩大蹊径较为 崎岖。。据文件报道，，，裂纹扩大过程中持续的偏折会在相邻晶粒间的裂纹理论引入摩擦应力，，， 减缓裂纹扩大速度[35]，，，因而T2-V试样（LD//BD）的裂纹扩大速度会有所降落，，，使得其拥有 更高的悠久寿命。。同时，，，由于T2-V试样（LD//BD）裂纹扩大阻力更高，，，所以在试样中形成 更多的微裂纹（如图6(c)所示），，，裂纹密度的增多导致T2-V试样（LD//BD）拥有更高的持 久塑性。。

4.2厚度对高温悠久机能的影响

悠久机能钻研了局批注，，，分歧厚度薄壁试样的悠久寿命出现出随厚度增大先降落后安稳 的趋向。。对于钛合金而言，，，基体组织的微观结构参数会影响资料的抗蠕变机能。。Sahoo等人[36]的钻研了局批注，，，片层组织中初始β晶粒尺寸越大及?板条的宽度越小，，，则合金的稳态蠕 变速度越低，，，即资料的抗蠕变机能越好。。首先，，，对于分歧厚度薄壁试样而言，，，随着厚度的减 薄，，，合金内部初生β晶粒的宽度有所提升，，，尤其是当厚度减薄到1 mm时，，，初生β晶粒的宽度 由4 mm厚时的101.8 ± 19.5μm突变式增长到189.2 ± 41.3μm。。这意味着，，，与4 mm厚试样 相比，，，1 mm厚试样将拥有更好的抗蠕变机能。。其次，，，在悠久应力的作用下，，，可动位错在α板条内部起头滑动。。有钻研批注，，，对于拥有片层组织的Ti-6Al-4V合金来说，，，α片层尺度的 降落也会使得合金的稳态蠕变速度减缓[31]。。对于分歧厚度薄壁试样而言，，，随着厚度的减薄，，， 初生β晶粒内部的α板条宽度也略有降落。。这意味着，，，除大尺寸初生β晶粒所引起的稳态蠕变 速度的降低外，，，因位错在α板条内部滑移距离的减小，，，1 mm厚试样的稳态蠕变速度将进一步降落。。而随着功夫的耽搁，，，位错在α板条内部不休累积并在α/β界面处塞积，，，从而引起应 力集中，，，最终使得孔洞在α/β界面处形核。。最后，，，随着应变的累积，，，孔洞逐步相连形成微裂 纹并逐步扩大。。在LD//BD前提下，，，α板条对裂纹扩大拥有显著的故障作用。。α板条尺度越小 对裂纹扩大阻力越大，，，同时较大的β晶粒尺寸也使得裂纹在穿过整个晶粒时所遇到的α/β界 面更多。。这意味着，，，较大的初生β晶：徒闲〉?板条除会减缓稳态蠕变速度外，，，在裂纹扩 展阶段也会提升合金的抗裂纹扩大能力。。因而，，，1 mm厚薄壁试样拥有更为优异的悠久机能。。 而随着初生β晶粒尺寸的减小及?板条宽度的增厚，，，合金的悠久寿命出现出随厚度增大先下 降后安稳的趋向。。

综上所述，，，较小的β晶粒尺寸和较宽的α板条宽度使得较厚试样的悠久寿命低于较薄试 样。。而随着试样厚度的增大，，，初生β晶粒尺寸有所降落。。在LPBF成形过程中，，，合金的微观 组织结构重要受熔池内部温度梯度（G）和凝固速度（R）共同节制[37-39]。。凭据凝固理论，，，G/R比值越低，，，越有利于等轴晶的形成；；而冷却速度（G × R）越高，，，则晶粒细化成效越显 著。。通常而言，，，凝固速度R与扫描速度直接有关。。本文中对分歧厚度试样均选取统一组工 艺参数，，，因而可假定各试样在凝固过程中的R值根基一致。。在此前提下，，，温度梯度G成为 导致分歧厚度试样组织差距的主导成分。。Liu等[40]通过耦合温度场演变的有限元模型与晶粒 成长的相场模型钻研发现，，，较厚试样中热场散布更为不变且温度梯度方向较为一致；；而薄壁 试样受限于几何尺寸与散热前提，，，热流方向易产生偏转。。同时，，，本文中由于所有试样高度相 同，，，因而厚度较小的试样实现单层扫描所需功夫更短，，，层间停顿功夫相应削减，，，导致已凝固 层鄙人一层铺设前未能充分冷却，，，层间热累积加剧。。最终，，，热流方向的偏转及层间热累积的 加剧使得上层熔体与底层固体之间的温度梯度G有所降低。。因而，，，只管R值相近，，，1 mm厚 度试样的冷却速度（G × R）仍显著低于4 mm厚度试样。。最终阐发为初生?晶粒尺寸随厚度 增长而减小。。此外，，，随着试样厚度的增大，，，初生β晶粒内部α板条宽度有所增大。。这重要可 能是由于在热处置过程中较薄试样理论积更大，，，散热更快冷却速度更高，，，最终出现出α板条 宽度随厚度降低而降落的趋向。。

4.3高度对高温悠久机能的影响

悠久机能钻研了局批注，，，2 mm厚薄壁结构靠近基板的T2-H-Bottom试样的悠久寿命及 塑性显著低于其它两个高度的试样。。首先，，，对于分歧高度薄壁试样而言，，，随着距基板高度的 降落，，，合金内部初生β晶粒的宽度有所降落，，，靠近基板的T2-H-Bottom试样的初生β晶粒尺寸 显著小于其它两个高度，，，因而合金的抗蠕变机能也随之降低。。其次，，，固然T2-H-Bottom试样初生β晶粒内部的α板条尺寸低于其它两个高度，，，但在LD⊥BD前提下，，，加载方向垂直于柱 状初生<100>取向的β晶粒的长轴，，，此时柱状晶界接受Ⅰ型张开拉应力，，，晶界上的孔洞动力学 更快，，，孔洞易于在β晶界处形核、、、相连后急剧扩大。。T2-H-Bottom试样初生β晶？？矶茸钚，，， 这意味着薄壁试样内部拥有更多垂直于加载方向的β晶界，，，因而导致试样内部孔洞形核的有 利地位增多，，，进而使得孔洞的过早形核，，，劣化其悠久机能。。同时，，，T2-H-Bottom试样内部存 在较大尺寸的未熔合缺点（图2(f)）。。这意味着裂纹在扩大过程中遇到未熔合缺点后迅速失 稳扩大导致试样断裂失效的几率更大。。因而，，，在多成分的综合影响下，，，最终造成了T2-H-Bottom试样悠久寿命有所降低且悠久塑性分散性较大。。

综上所述，，，较藐小的组织及缺点的存在使得薄壁试样的悠久寿命随着高度的降落而降低，，， 且存在显著的分散性。。而随距基板高度的降落，，，薄壁试样的β晶粒尺寸随之降落。。这重要是 由于越靠近基板，，，导热系数更高，，，高冷却速度克制晶粒的成长，，，导致初生β晶粒尺寸最小。。Liu等[40]基于仿照及尝试也发现，，，在沉积初始阶段近基板区域因冷却速度极高，，，首先形成细 小等轴晶；；随沉积高度增长，，，热场趋于不变，，，外延成长机制逐步主导凝固过程，，，晶粒沿最大 热梯度方向产生竞争性成长，，，最终形成典型的柱状晶组织。。因而，，，随具基板高度的升高，，，稳 态热循环逐步成立，，，散热前提改善，，，冷却速度降低，，，初生β晶粒尺寸有所增大。。

5、、、结论

本钻研通过系统尝试与机理分析，，，揭示了激光粉末床熔融（LPBF）成形TA15合金薄 壁结构在高温悠久载荷下的失效机制与机能调控法规。。钻研了局批注，，，悠久寿命受厚度、、、位 置与取向三成分耦合作用，，，出现显著的多尺度协同效应。。在厚度方面，，，悠久寿命随厚度增长 呈先降落后安稳的趋向，，，1 mm试样因拥有粗壮初生β晶：兔晷ˇ涟逄，，，不仅显著降低稳 态蠕变速度，，，还因α/β界面的增多而有效故障裂纹扩大，，，故阐发出最优悠久机能；；而较厚试 样因晶粒细化和板条粗化导致抗蠕变与抗裂纹能力同步降落。。在地位方面，，，近基板区T2-H-Bottom试样因初生β晶粒更藐小、、、β晶界密度更高，，，且在垂直加载前提下晶界接受I型张开应力，，，促使孔洞更易形核和扩大，，，加之该区域存在未熔合缺点进一步加快失稳断裂，，， 导致其悠久寿命及塑性显著降低且分散性增大。。在取向方面，，，悠久机能阐发出强烈各向异性： 当加载方向平行于成形方向（LD//BD）时，，，裂纹扩大蹊径崎岖、、、阻力大，，，阐发为穿晶断裂，，， 悠久寿命和塑性更高；；而当加载方向垂直于成形方向（LD?BD）时，，，裂纹沿平直β晶界快 速扩大，，，出现沿晶断裂特点，，，机能显著劣化。。综合来看，，，对悠久机能影响的重要性排序为：取向>厚度>地位，，，其中取向主导裂纹扩大机制与危险模式，，，厚度调控蠕变抗力和裂纹 扩大蹊径，，，地位则通过部门组织细化与缺点散布引入机能颠簸。。微观组织（晶粒/板条尺寸） 和工艺缺点作为内涵成分，，，通过调制孔洞形核与裂纹扩大行为，，，间接介导了上述宏观力学性 能的演变法规。。本钻研阐了然微观组织与高温悠久机能的内涵联系，，，为航空航天领域高靠得住 轻量化构件的资料设计与工艺优化提供了重要的理论凭据和调控战术。。

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（注，，，原文标题：激光粉末床熔融成形TA15合金薄壁结构高温悠久机能钻研）