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In situ selective laser gas nitriding for composite TiN/Ti-6Al-4V fabrication via laser powder bed fusion

Journal of Materials Science & Technology 2020年第10期42卷 98-107页

作者： P.A.Morton H.C.Taylor L.E.Murr O.G.Delgado C.A.Terrazas R.B.Wicker W.M.Keck Center for 3D Innovation The University of Texas at El PasoEl PasoTX79968USA Department of Mechanical Engineering The University of Texas at El PasoTX 79968USA Department of Metallurgical Materials and Biomedical EngineeringThe University of Texas at El PasoTX 79968USA

Laser-assisted gas nitriding of selective Ti-6Al-4V surfaces has been achieved during laser powder bed fusion fabrication by exchanging the argon build gas environment with *** variation of processing parameters allowed microdendritic Ti N surface coatings to be formed having thicknesses ranging from a few tens of microns to several hundred microns,with TiN dendrite microstructure volume fractions ranging from 0.6 to 0.75;and corresponding Vickers microindentation hardness values ranging from^7.5 GPa–9.5 *** TiN hard layers ranging from 50μm to 150μm thick were also fabricated in the laser-beam additively manufactured Ti-6Al-4V alloy producing prototype,hybrid,planar composites having alternating,ductile Ti-6Al-4V layers with a hardness of^4.5 GPa and a stiff,TiN layer with a hardness of^8.5 *** results demonstrate prospects for fabricating novel,additively manufactured components having selective,hard,wear and corrosion resistant coatings along with periodic,planar or complex metal matrix composite regimes exhibiting superior toughness and related mechanical properties.

关键词： Ti-6Al-4V TiN ceramic coatings and embedded layers Dendritic microstructures selective laser melting Additive manufacturing Metal matrix composites selective nitriding

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