西安交大盧秉恒院士增材制造頂刊《AM》：增材制造新型高性能鈦纖維增強5xxx鋁合金(2)
時間：2023-03-06 10:58 來源：材料學網 作者：admin 閱讀：次
圖6 原始Ti64的IPF圖像，如建成的Al5183鋁合金和TFRA
(a)原裝Ti64線;(b) Al5183鋁合金沉積;(c) TFRA沉積上部(I區+部分II區);(d) TFRA沉積下部(第II區);(e) TFRA沉積上部I區部分界面面積;(f) TFRA下部第II區部分界面區。
圖7 鋁合金上下區域極坐標圖
(a)鋁合金上半部，(b)鋁合金下半部。
圖8 Ti64合金的極性圖。
(a)粗電線;(b)鈦合金絲I區;(c)鈦合金絲中的II區。
圖9 (a) Ti64、Al5183沉積和鋼絲添加劑TFRA的拉伸(應力-應變)曲線;(b) 5系鋁合金電弧焊或絲材添加劑的拉伸性能。
圖10 (a)擺錘對Al5183和TFRA的沖擊結果圖;(b) TFRA在撞擊過程中的示意圖。
圖11 (a) TFRA拉伸試樣斷口形貌;(b)鋁合金基體斷口形貌;(c)鈦合金絲材的邊緣過渡區;(d)鈦合金絲纖維區-輻射區形態;(e)鈦合金絲纖維帶形態;(f)鈦合金絲輻射區的形態。
圖12 TFRA試樣沖擊試驗結果的形貌。
(a)沖擊試樣的斷裂形態;(b)斷絲的斷口形態;(c)對應的成分掃描分布;(d) Ti分布;(e) Al分布;(f) V分布;(g) Mg分布。
圖13所示。拉伸試驗得到的工程應力-應變曲線。
綜上所述，本文利用CMT - DED -電弧成功制備了鈦合金纖維增強鋁合金(TFRA)壁狀構件，并顯著提高了構件的強度和沖擊韌性。根據本研究的結果，可以得出以下結論:
1）采用CMT - DED -電弧雙絲進給系統制備了穩定、均勻的鈦纖維增強鋁合金構件。通過控制鈦合金絲的進給路徑和沉積過程中的電弧熱輸入，使鈦合金絲保持固態。
2）鈦合金絲與鋁合金基體界面厚度約為3 ~ 10 μ m，化學成分呈梯度轉變，無明顯開裂傾向。振蕩模式避免了CMT - DED -電弧過程中產生較厚的脆性金屬間相。
3)與未增強的DED-弧鋁構件相比，添加10.5%體積分數的鈦纖維后，TFRA構件的屈服強度、抗拉強度和比強度分別提高了124%、33%和25%。同時，其延伸率保持在20%左右，與鋁合金構件板的延伸率一致。混合定律理論和有限元分析驗證了材料性能的改善主要是由于鈦增強纖維的引入。
4）與未加固構件相比，TFRA構件的沖擊能提高了128%。這是因為鋁基體的裂紋擴展被鈦纖維阻斷，沖擊過程中吸收了大量的沖擊能量。
(責任編輯：admin)
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