激光冲击强化Ti6Al4V合金

强韧各向同性

通过热处理加激光冲击强化,实现了高强度和高延展性,同时各向异性显著降低。

Wang, Zhao · Hairong, Bian · 卢海飞 · 马广义 · 吴东江 · 罗开玉 · 鲁金忠

Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing 2023

参数信息

抗拉强度
1283 MPa
抗拉强度
1276 MPa
抗拉强度
1273 MPa
断后伸长率
20.5 %
断后伸长率
19.6 %
断后伸长率
19.7 %

技术优势

强塑双升不牺牲

热处理将针状 α′ 转变为稳定 α+β 相,激光冲击进一步引入梯度位错、纳米晶与纳米孪晶,通过位错强化和细晶强化使抗拉强度提升 14.3–24.8%,伸长率提升 72.8–133.0%。

各向异性可消除

热处理使不同构建方向的微观组织均匀化为 α+β,激光冲击又叠加了梯度应力场,0°/45°/90° 试样强度差降至约 10 MPa(0.8%),伸长率差约 0.9%,显著优于 LPBF 态。

断裂模式变韧性

处理后的试样断裂模式由脆韧混合转变为完全韧性断裂,意味着构件在过载下更倾向于塑性变形而非突然脆断,提升了服役安全性。

深层梯度强化

激光冲击产生更深的塑性变形层,形成梯度残余压应力、梯度微观结构和梯度显微硬度,由表及里同步提升抗疲劳和抗磨损能力。

应用场景