本實驗采用與激光走刀相同方向進行刻蝕的方式，獲得形狀規則與尺寸46mm×5mm×0.7mm的拉伸鈦合金試驗塊。采用Al2O3粉末顆粒對鈦合金不規則粗糙面進行磨削，經過上述處理后的磨制表面形成了平整?光滑且具有反射光澤的金屬外觀。最后在室溫下放置24h后，再對表面采用高純N2吹掃清理殘余水分。
拉伸形變在AGS-X10KN電子萬能試驗機上進行，拉伸試樣厚度1mm，標距長為25mm，拉伸速率0.1mm/min，每組試樣試驗三次取均值。利用JSM-6360LV掃描電鏡表征試樣的組織演變。
2、實驗結果與討論
2.1TB6鈦合金的組織形貌
激光增材制造TB6鈦合金的SEM圖像見圖2。從圖2可以觀察到：在當前條件下合金材料中形成了大量柱狀β晶組織，并且排列方向與堆積取向是相同的。這是因為激光增材時存在較大的熱梯度，進而引發垂直物相表面發生了熱流，此時在熱流的作用下，堆積層形貌會產生排列增長，導致排列增長方向與堆積取向一致[9]。從微觀結構層面進行分析可以觀察到合金組織構型，β晶界形成了垂直形態分布結構，而β晶附近則形成了大量平行分布的α晶塊和α簇物相，α相組織長寬比約為[原文未明確數據]，實際冷卻速度并不快。
2.2拉伸變形過程
不同拉伸位移下TB6鈦合金滑移帶的SEM圖像見圖3。圖3顯示：合金拉伸位移550μm中已經開始出現大量滑移帶，并沿著與β晶界相同的方向進行延展，見圖3(a)；隨著變形程度的加大，形成了更加無序排列的組織結構，見圖3(b)。由于鈦合金α和β相存在非常明顯的晶體結構差異，因此在塑性變形期間，兩者并不能夠形成良好的協調配合，致使最初出現在α相內的滑移組織基本都發生于α相表面層，而當位移量繼續增大時，可以看到此時合金中形成了無規則排布的晶粒，且滑移方向出現了顯著改變，從而形成交錯型滑移帶[10]。隨著滑移帶的占比持續增加后，合金中組織結構開始從平坦化特征變形為有著明顯高低結構的形態，并且伴隨α組織片層發生扭卷與延伸現象。
隨著拉伸位移的增加，α相變得較復雜，β晶界出現了明顯下陷的現象，產生了凸起結構的β晶組織，且伴隨著裂紋的形成。初生β晶界上產生了清晰的微裂紋，并沿約45°角的方向分布在β晶界上，裂紋沿著β晶界進一步擴展，并在β晶界上方形成了裂紋條帶。拉伸位移增加到800μm后，裂紋仍沿β晶界擴展，說明β晶界對于裂紋擴展起到了明顯抑制作用。黃琪等[10]研究激光增材修復鈦合金的組織及力學性能，熱影響區組織呈現由雙態組織向網籃組織的過渡特征，拉伸斷口特征斷裂機制為混合型斷裂。
當發生斷裂后，靠近孔洞部分有眾多β晶界發生斷裂，但斷裂過程并非沿著滑帶方向，與β晶界長大方向接近。對拉伸斷口區域進行分析時，未觀察到頸縮區，此時β晶都垂直于拉力方向，對拉力的傳遞起到了阻礙作用，從而導致合金伸長率的減小，形成明顯的剪切斷口特征[11]。隨著變形程度的加大，形成了更加無序排列的組織結構[12]。當以較快速度降低溫度時，殘留β相就沿堆積取向進行垂直成長，使裂紋更傾向于沿β晶界發生擴展。
3、結論
本文開展激光增材制造TB6鈦合金拉伸組織演變研究，取得如下有益結果：
合金中形成了大量柱狀β晶組織，β晶界形成了垂直形態分布結構，β晶附近形成了大量平行分布的α晶塊和α簇物相。
合金中開始出現大量滑移帶，沿著與β晶界相同的方向進行延展。隨著滑移帶的占比持續增加后，合金中伴隨α組織片層發生扭卷與延伸。
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