《表3 电子束工艺参数及每组试样的成分含量[45]》

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《增材制造TiAl合金的研究现状及展望》

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电子束增材制造工艺参数众多，其变化会对沉积件的热循环过程产生显著的影响，进而影响合金沉积件的成分分布、组织形貌、相组成等。Schwerdtfeger等人[45]研究了电子束工艺参数对TiAl基合金微观组织的影响，如表3所示。结果表明，工艺参数对TiA基合金沉积件的成分分布和微观组织产生显著影响。在真空状态下，蒸气压较高的合金元素更容易蒸发损失。Al元素和Nb元素成分分布图谱如图8所示，随着线能量密度的增加，Al元素损失量加剧，合金的凝固过程发生改变，形成不同的组织。此外，由于熔池冷却速度较快，合金元素没有充分的时间进行扩散，Al元素呈现不均匀分布特征，线能量越小，不均匀分布特征越明显。通过优化扫描路径、减小返回时间、缩小扫描间距、充分利用前道沉积的残余热量，可以有效降低过热层厚度，从而减少Al元素的蒸发损失量。此外，工艺参数的变化还会影响沉积件的温度梯度、凝固速率等，最终形成不同的微观组织。电子束流是电子束增材制造过程的一个重要的工艺参数，直接决定着能量输入大小，影响沉积件的组织和性能。Yue研究[46]表明，在电子束增材制造TiAl基合金的过程中，随着电子束流的增加，沉积件的Al元素含量不断减少。因此，TiAl基合金的凝固过程发生改变，B2相和α2相数量随之逐渐增多，γ相数量逐渐减小，如图9所示。晶粒尺寸逐渐增大，微观组织发生了显著的变化。此外，在电子束增材制造TiAl基合金的过程中，冷却速度较快，熔池快速凝固，导致在γ晶中生成大量的变形孪晶和位错，由于残余应力的作用，沉积件发生了回复和再结晶。随着热输入的增加，熔池的温度升高、冷却速率降低，再结晶时间延长，在残余应力的驱动下，再结晶程度进行得更加彻底，对沉积件的组织和力学性能产生影响[46]。此外，Tang[47]研究发现，在电子束增材制造TiAl合金的过程中，对每一沉积层进行重新加热处理，可以产生退火作用，有效地减少沉积层中的位错密度。