知識片段：Ti175合金應(yīng)用

標(biāo)題：Ti175合金應(yīng)用背景與SLM成形技術(shù)瓶頸

知識類型：產(chǎn)品技術(shù)資料

高溫鈦合金是航空航天領(lǐng)域核心關(guān)鍵原材料，憑借高比強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)與優(yōu)異抗氧化性能，成為制造航空發(fā)動機(jī)部件、提升發(fā)動機(jī)推重比的首選材料。航空結(jié)構(gòu)件長期服役于高溫、強(qiáng)氣流沖擊、高應(yīng)力循環(huán)的極端工況，對高溫鈦合金的綜合強(qiáng)韌性、抗疲勞、抗裂紋擴(kuò)展性能提出了極高要求。Ti175合金是中國科學(xué)院金屬研究所在TC25G合金基礎(chǔ)上改良研發(fā)的α+β兩相高溫鈦合金，長期服役溫度可達(dá)550℃，兼具出色的抗疲勞、抗裂紋擴(kuò)展能力與優(yōu)良的加工焊接性能，核心應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤等熱端關(guān)鍵部件，是國產(chǎn)航空高溫結(jié)構(gòu)材料的重要代表。

隨著航空構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)鍛造工藝在鈦合金加工中的局限性愈發(fā)突出。鈦合金本身導(dǎo)熱系數(shù)低、變形抗力大，采用傳統(tǒng)工藝加工復(fù)雜構(gòu)件時，極易出現(xiàn)加工硬化嚴(yán)重、成形能耗高、組織均勻性差、復(fù)雜結(jié)構(gòu)難以成型等技術(shù)瓶頸。在此背景下，選擇性激光熔化（SLM）增材制造技術(shù)憑借逐層精準(zhǔn)成形的獨(dú)特優(yōu)勢，為高精度復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的制備提供了全新技術(shù)路徑，該技術(shù)可通過精準(zhǔn)調(diào)控激光能量輸入，實現(xiàn)近全致密冶金結(jié)合組織，在制備內(nèi)部流道、薄壁結(jié)構(gòu)等功能性復(fù)雜部件方面優(yōu)勢顯著，已在波音F22、空客380等機(jī)型鈦合金構(gòu)件中實現(xiàn)工程應(yīng)用。

但SLM工藝固有的快速凝固特性，導(dǎo)致成形Ti175合金微觀組織以亞穩(wěn)態(tài)針狀α'馬氏體為主，這類組織雖強(qiáng)度偏高，但延展性極差；同時快速凝固過程伴隨極大溫度梯度，會在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生高額殘余應(yīng)力，大幅提升構(gòu)件服役開裂風(fēng)險，強(qiáng)塑性不匹配、殘余應(yīng)力集中兩大問題，嚴(yán)重限制了SLM成形高溫鈦合金在航空航天領(lǐng)域的規(guī)模化、高可靠性應(yīng)用。