HIP增材钛合金

高温疲劳性能优异

热等静压消除了内部孔隙，使增材制造的Ti-6Al-4V合金在高温下展现卓越抗疲劳性，失效机制随温度清晰转变。

Gen, Li · Chi, Weiqian · Wen-Jing, Wang · Xiaorui, Liu · Tu, Huan · 龙旭

International Journal of Fatigue 2024

参数信息

疲劳测试温度

200 °C

疲劳测试温度

400 °C

孔隙失效试样比例

0

技术优势

孔隙不再引发疲劳失效

HIP处理显著降低了孔隙率，使得200 °C和400 °C下所有试样均未从孔隙起裂，从而摆脱了制造缺陷对疲劳寿命的制约。

高温性能优于未HIP件

本工作中经HIP处理的增材Ti-6Al-4V在高温疲劳测试中表现出优于未处理态的疲劳性能，验证了该后处理工艺的有效性。

失效机理因温度而变

200 °C时裂纹源于表面变形与应变局部化，400 °C时为表面富氧层断裂；这一差异为高温下安全设计与寿命预测提供了关键依据。

应用场景

• 高温结构部件：替代铸造或锻造件，用于高温承载且能发挥增材设计自由度的场合。
• 增材制造修复：对受损钛合金零件进行HIP修复，可获得无孔隙缺陷的高温疲劳抗性。
• 航空发动机零件：满足发动机热端零件在200–400 °C下的疲劳载荷要求，且可通过增材制造轻量化。
• 高温力学测试：该材料可作为高温疲劳测试的标准试件，用于标定设备或对比其他合金。