4.3硬度数据分析7

4.4XRD数据分析7

5本文总结和展望14

结论..。

致谢31

参考文献32

1绪论

1.1钛合金的发展及趋势

Ti合金之所以可以占据航空航天和国防领域中的主要应用地位，是因为其具有低密度、高比强度、蠕变抗氧化性和抗腐蚀性好的优点，这也令该合金在医疗方面也有着重要的研究意义。目前对钛合金进行加工的普遍方法是使用热机械方式，根据控制合金中的显微组织成分来得到合金的综合力学性能，从而使该合金成为符合工业要求的材料[1-2]。然而，也因为钛合金的物理和化学性能特殊，导致其也存在众多缺点，如加工成本高、加工效率低、生产流程复杂和成型性能差等，是一类难加工的金属材料[3-5]。增材制造技术是一种被大家公认的直接近净成形的加工方法，具有成型效率高、生产成本低、损耗小等优点，这是传统加工方法无法达到的。增材制造技术方法的出现可以很好地克服钛合金的性能上的局限性，从而加快Ti合金在工业上的研究和使用。

1.1.1近期利用增材制造技术生产钛合金的研究进展

在21世纪，钛合金增材制造不仅成功被用于制造航天发动机小型精密零件，而且也被广泛用于大型复杂构件，在国防、海洋工程和空间站等众多领域，此项技术有越来越被重视的趋势。比如说，日本的佳能公司便利用3D打印技术，生产出了顶级单反相机的主要零部件[6]，EOS公司推出的产品通过采用增材制造技术可以达到百分之百的致密度[7]。同样的，作为最大的发展中国家，我国也对钛合金的增材制造技术从最初了解到如今的运用自如。现今我国在采用增材制造技术生产出的大型钛合金金属构件最大可以有五平米左右[8]，我国是第一个可以生产面积如此大的金属构件的国家，这项技术让我国同美国、德国等西方国家在增材制造技术上处于同一起跑线上。钛合金进行3D打印时，生产过程的困难之处在于钛合金的熔点较高，在生产过程中会有金属表面扩散、热影响和固液相变等一系列问题。通过实验研究，随着实验温度的上升，钛合金出现屈服强度降低、延伸率提高等现象，但经热等静压实验后延伸率又将有所降低[9]。近期，Bermingham等人[10]在电弧增材制造生产中加入少量的B元素后，发现Ti合金晶界以及团束组织能得到有效的消除，从而各项同性的细小等轴晶组织得以出现，随之，原始的晶粒会因破碎而变得狭小。WangF.[11]等人在对脉冲TIG焊的送丝速度进行研究时，发现送丝速度是细化柱状晶粒的一个重要影响因素之一。Murr等人[12]在制造Ti-6Al-4V金属材料时，分别用SLM技术和EBM技术这两种方法做了对比，发现用这两种方法生产出的产品有很大的差异。近期，关于增材制造技术的研究，各大研究所高校主要是集中在如何降低孔隙等方面进行此项技术的深入探索[13]。

钛合金的增材制造技术可以按照各种分类方式来进行分类，按照能量源来进行分类的话，可以分为增材制造和激光增材制造，若按照Ti合金在增材制造过程中的形态可以分为粉末状和丝材状，若按照原材料的运输方式来分类，则又可以分为铺粉方式运输和同轴送丝运输[14]。目前，钛合金和增材制造技术的结合在大型构件和小型精密零件上都有广泛的发展，结构的大小不同其加工技术也有所差异。

1.2增材制造技术（AdditiveManufacturing）

增材制造技术（3D打印技术）的原理是将材料粉末化，在计算机技术的辅助下，沿着预定的路线，使小颗粒材料逐层累加，直接形成所需的工件[15]。增材制造技术最初开始的年份是1970年，在近期因为各项技术的成熟，该项技术同样也得到了快速的发展和突破[16]。现如今它越来越多地被研究院、各大高校以及航空航天等工业企业的广泛关注，人们对它有“今日设计，明日产品”的特别赞誉[17~18]。3D打印技术作为近代以来一项前沿的数字化高科技技术，高能束增材制造工艺是不可忽视的发展方向，它主要以电子束和激光束为主要能量源，近几年的研究重点主要集中于这两个方向。增材制造技术的主要优势是：加工原材料利用率较高，无需再次成形加工，省事过程中所产生的废料少，实现了最高材料使用率的现代理念要求；材料的转化速度很快，所需生产周期短，可直接一次成型；可制造出精密而任意形状的金属工件；整个生产过程无模具，仅需修改CAD计算机程序便可生产下一类产品，能够实现数字化和智能化等。它的这些优点可以很好地解决航空航天业和国防领域中的重型高难度构件的难题，此方法的出现对工业发展开辟了新的一条道路。