激光3D打印TC4钛合金工件根部裂纹成因分析

作     者：刘延辉 瞿伟成 朱小刚 王联凤 李崇桂 孙靖 程灵钰 于治水 郭立杰 LIU Yan-hui QU Wei-cheng ZHU Xiao-gang WANG Lian-feng LI Chong-gui SUN Jing CHENG Ling-yu YU Zhi-shui GUO Li-jie

作者机构：上海工程技术大学材料工程学院上海201620 上海航天设备制造总厂上海200245 上海复杂金属构件增材制造工程技术研究中心上海200245 同济大学材料科学与工程学院上海200092 

出 版 物：《理化检验（物理分册）》 (Physical Testing and Chemical Analysis(Part A:Physical Testing))

年 卷 期：2016年第52卷第10期

页      面：682-685页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：上海市经委专项资金资助项目(沪CXY-2014-005) 

主　　题：TC4钛合金 激光3D打印 裂纹 缺陷 残余应力 预热温度 

摘      要：激光3D打印TC4钛合金工件的根部出现了裂纹。通过分析裂纹的微观特征以及工件的残余应力,分析了裂纹产生的主要原因。结果表明:以高速、微层、微区连续熔凝为特征的激光3D打印,其热输入量较小,打印层对已成型层的退火作用小,导致激光3D打印TC4钛合金工件外表面出现严重的拉应力,最大值达到了640 MPa;同时3D打印过程中存在的飞溅、咬边和熔道不连续等缺陷,会影响下一层铺粉厚度和密度的均匀性,导致微观缺陷的产生,或使得打印工件的性能在微观上不均匀;微观分析显示,裂纹起源和终止于微缺陷处,在扩展过程中有向微缺陷处发展的特征;预热温度不够、严重的残余拉应力、微观缺陷或性能不均匀的共同作用,是导致激光3D打印TC4钛合金工件根部出现裂纹的主要原因。