增材制(zhi)造(zao)TiAl基合金的研(yan)究进展(zhan)

TiAl 基(ji)合(he)金具(ju)有低(di)密度（密度(du)仅为 Ni 基高(gao)温合(he)金的 50%）、高熔点(dian)、高比强(qiang)度(du)、高比模量等(deng)特(te)性，同(tong)时(shi)在(zai)高温下还具有(you)优异(yi)的抗(kang)氧化和抗蠕(ru)变(bian)性能(neng)，在(zai) 700～850 ℃ 服役(yi)温度范围(wei)内(nei)，有望部分(fen)替(ti)代(dai)传(chuan)统的 Ni 基高温合金，是(shi)一种(zhong)极具(ju)竞争力的新(xin)型(xing)轻(qing)质高温结(jie)构材(cai)料(liao)，在汽(qi)车、军工、航空航天等(deng)领(ling)域(yu)具有广阔(kuo)的发展(zhan)潜力和(he)应(ying)用(yong)前景(jing)[1‒3]。国(guo)内(nei)外诸多研究机构(gou)对(dui) TiAl 基合金开(kai)展了深入研(yan)究(jiu)，研(yan)究(jiu)领域主(zhu)要集(ji)中(zhong)在(zai)合金(jin)化以(yi)及成(cheng)形技术等方(fang)面(mian)。经过多年(nian)发(fa)展，国内外(wai)关于 TiAl 基(ji)合金(jin)“成(cheng)分(fen)‒组(zu)织(zhi)‒性能”等方(fang)面的(de)基(ji)础研究(jiu)已经(jing)取(qu)得长(zhang)足(zu)进步(bu)[4]，国内(nei) TiAl 基合(he)金的(de)基(ji)础(chu)研究与(yu)国(guo)际先进水(shui)平基本(ben)保持(chi)同步(bu)，其(qi)中(zhong)北(bei)京科技大学(xue)开发(fa)的(de)高(gao) Nb‒TiAl 合金(jin)处于(yu)国际(ji)领先(xian)地位[5]。随着基(ji)础研究的深入(ru)开(kai)展(zhan)，各(ge)国开始重(zhong)点关(guan)注 TiAl 基合(he)金(jin)的(de)工(gong)程化应(ying)用(yong)，其中(zhong)美(mei)、欧、日等国(guo)家(jia)和地区(qu)已(yi)经取得一(yi)定(ding)突(tu)破(po)，但(dan)国(guo)内(nei)实际应(ying)用的工程案(an)例(li)较少(shao)，主要(yao)归因(yin)于(yu)国(guo)内在 TiAl 基(ji)合(he)金(jin)应用(yong)基础(chu)研(yan)究(jiu)以及成(cheng)形技术等方面(mian)的差距。

TiAl 基合金的(de)室(shi)温脆性较大(da)，成形(xing)困难(nan)，是(shi)阻(zu)碍(ai)其(qi)发展与(yu)应用的主(zhu)要瓶(ping)颈(jing)之(zhi)一[6]。TiAl 基(ji)合(he)金的传(chuan)统成(cheng)形技术(shu)主(zhu)要包(bao)括精密铸造(zao)、铸(zhu)锭(ding)冶(ye)金(jin)以及(ji)粉末(mo)冶(ye)金(jin)。然而精密铸(zhu)造(zao)的工(gong)艺过程较(jiao)为(wei)复(fu)杂，铸件通常(chang)存(cun)在(zai)成分偏析、缩(suo)松缩(suo)孔(kong)等(deng)缺(que)陷(xian)，导致(zhi)力学(xue)性能不稳(wen)定(ding)，合格率较低，后续通常(chang)需要(yao)进(jin)行(xing)热等静压(ya)处(chu)理(li)以细化组织(zhi)、消除缺(que)陷。TiAl 基(ji)合(he)金(jin)的(de)活(huo)泼性(xing)较(jiao)强，高温下极易(yi)与型壳(ke)材料发生严重的(de)化学(xue)反应(ying)，在表(biao)面(mian)形成污染(ran)层，进而影响铸(zhu)件尺(chi)寸精度，恶(e)化(hua)组(zu)织(zhi)性(xing)能(neng)。铸(zhu)锭冶金(jin)法(fa)一(yi)般(ban)在(zai)高(gao)变(bian)形(xing)温(wen)度和(he)低应(ying)变(bian)速(su)率(lv)下进(jin)行(xing)，存在(zai)加工(gong)周期(qi)长(zhang)，工(gong)艺(yi)窗口(kou)窄，生产成(cheng)本高(gao)等缺点。粉(fen)末冶(ye)金法(fa)可以(yi)实现TiAl 合(he)金(jin)的近(jin)净成形(xing)，有(you)效(xiao)避免(mian)精(jing)密(mi)铸造存在(zai)的成分偏析、缩(suo)孔缩(suo)松(song)等(deng)缺(que)陷，并且(qie)粉末(mo)冶(ye)金的材料(liao)利用率高(gao)，工艺过程(cheng)简单(dan)，生(sheng)产成(cheng)本低(di)。但需(xu)要指(zhi)出的(de)是(shi)，由(you)于粉末(mo)流动(dong)性的限(xian)制(zhi)，粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)法难以(yi)制备出(chu)复杂(za)结构的烧结(jie)件(jian)，同时(shi)也无(wu)法(fa)完(wan)全避免孔(kong)隙(xi)的产(chan)生。上(shang)述成(cheng)形技(ji)术均存(cun)在自(zi)身(shen)的缺点(dian)与(yu)不(bu)足(zu)，因而(er)开(kai)发(fa)新一代 TiAl 基合金成形技(ji)术(shu)势在(zai)必(bi)行。

增(zeng)材制(zhi)造（3D 打(da)印(yin)）是一(yi)种前(qian)沿(yan)性(xing)、先导(dao)性(xing)的智能制造(zao)技(ji)术(shu)，引领(ling)着(zhe)传统生(sheng)产(chan)方式(shi)的深(shen)刻变革(ge)，被(bei)视为(wei)第(di)四(si)次工业革命的核(he)心技(ji)术之(zhi)一，在(zai)医疗器(qi)械、航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)等(deng)领(ling)域(yu)的应用(yong)潜(qian)力(li)巨大。增(zeng)材(cai)制(zhi)造(zao)基于“离散+堆(dui)积(ji)”的成形(xing)思想，以激(ji)光、电(dian)子(zi)束(shu)、电(dian)弧(hu)等作为高能(neng)热(re)源(yuan)，通(tong)过(guo)熔(rong)化(hua)丝(si)材(cai)或者(zhe)粉末(mo)，逐(zhu)层堆积实(shi)现零(ling)件(jian)的近(jin)净成(cheng)形(xing)[7‒8]。增材(cai)制造(zao)区(qu)别(bie)于(yu)传(chuan)统(tong)的减(jian)材制(zhi)造(zao)，它(ta)不需(xu)要(yao)模(mo)具或(huo)者坯(pi)料(liao)，直接(jie)以三(san)维(wei)数字(zi)模(mo)型(xing)为基础(chu)，通过(guo)材料(liao)的(de)逐层叠(die)加来进行产品(pin)或零件(jian)的“打(da)印(yin)”，其(qi)优(you)点(dian)在于(yu) [9]：（1）能(neng)够(gou)快(kuai)速(su)制备出(chu)传(chuan)统工(gong)艺难以(yi)加工(gong)成形的复杂(za)结(jie)构(gou)（薄(bao)壁结(jie)构(gou)、多孔结(jie)构(gou)、封闭(bi)内腔(qiang)结构(gou)等）；（2）属近(jin)净(jing)成(cheng)形(xing)技(ji)术，后续加工余(yu)量(liang)小，原(yuan)料利(li)用(yong)率高，制(zhi)造成本低(di)；（3）容易(yi)获得(de)力(li)学性能优异(yi)的超(chao)细(xi)组(zu)织成形件(jian)；（4）原(yuan)材料(liao)的(de)种(zhong)类不(bu)受限(xian)制，可轻松(song)实现高活性(xing)金属以(yi)及(ji)难(nan)熔(rong)合金(jin)的成形。近(jin)年(nian)来(lai)，增材(cai)制造(zao)技(ji)术获得迅猛发(fa)展(zhan)，采用该技术(shu)制备TiAl 基合金(jin)也逐(zhu)渐(jian)受到(dao)科(ke)研人(ren)员(yuan)的广(guang)泛关(guan)注(zhu)。截止(zhi)目前，增(zeng)材(cai)制(zhi)造 TiAl 合(he)金的研(yan)究(jiu)已经取得一(yi)定(ding)突破(po)，本文结合(he) TiAl 基合(he)金的(de)发(fa)展与(yu)应用，主(zhu)要(yao)概述(shu)了激(ji)光增材(cai)制造(zao)、电(dian)子束选区熔化、电(dian)弧增(zeng)材制造(zao) TiAl 基合(he)金(jin)的(de)研(yan)究进(jin)展(zhan)，并展(zhan)望了未(wei)来(lai)增(zeng)材制造(zao) TiAl 合金的(de)研究(jiu)方向。

1、 激(ji)光(guang)增(zeng)材(cai)制造(zao)

激(ji)光(guang)增材(cai)制造主(zhu)要包(bao)括(kuo)基(ji)于同(tong)轴(zhou)送粉(fen)的(de)激光熔(rong)化(hua)沉(chen)积（laser melt deposition, LMD）和基于粉(fen)末(mo)床的 激 光 选 区(qu) 熔 化 （ selective laser melting, SLM），这两(liang)种(zhong)工(gong)艺均在惰性(xing)气(qi)氛下(xia)进(jin)行。激(ji)光熔化沉积(ji)的原理是(shi)利用高能激光(guang)束(shu)逐层(ceng)熔化(hua)同(tong)轴(zhou)送入(ru)的(de)粉(fen)末，逐层(ceng)堆(dui)积实(shi)现(xian)零(ling)件(jian)的近净(jing)成(cheng)形。激光(guang)选区(qu)熔化(hua)的原(yuan)理(li)则(ze)是将粉(fen)末均(jun)匀铺展(zhan)在(zai)基板(ban)上，利(li)用激(ji)光束对粉(fen)末(mo)进(jin)行(xing)选(xuan)择(ze)性熔(rong)化，待(dai)熔化(hua)的(de)粉(fen)末(mo)凝(ning)固后(hou)，工(gong)作(zuo)台(tai)下降一个(ge)粉(fen)层厚(hou)度后(hou)重(zhong)新铺(pu)粉，并重(zhong)复(fu)之(zhi)前(qian)的(de)熔(rong)化过程，直至完成零(ling)件的(de)建造。由于工(gong)艺原(yuan)理不同(tong)，激光熔(rong)化(hua)沉(chen)积(ji)适(shi)合(he)制(zhi)备大型(xing)且结构(gou)相(xiang)对(dui)简(jian)单(dan)的零件，其(qi)表(biao)面(mian)粗糙度较高，一(yi)般(ban)需(xu)要(yao)后(hou)续(xu)加(jia)工(gong)处(chu)理(li)，而激光(guang)选(xuan)区熔化适合制备(bei)小尺(chi)寸(cun)且结(jie)构(gou)复(fu)杂(za)的零(ling)件(jian)，其(qi)表面精(jing)度高，光(guang)洁(jie)度(du)好。

目前(qian)激(ji)光增(zeng)材(cai)制(zhi)造(zao)已经成功(gong)用(yong)于钛(tai)合金零件(jian)的近(jin)净(jing)成形(xing)，但(dan)激光(guang)增(zeng)材制造 TiAl 合(he)金的成形难(nan)度(du)较(jiao)大(da)，成(cheng)形件容易出现裂(lie)纹(wen)、Al 元素(su)挥(hui)发(fa)等缺陷(xian)。裂(lie)纹是(shi)激(ji)光(guang)增(zeng)材制造 TiAl 合金中最常(chang)见且危(wei)害最(zui)大(da)的(de)一种(zhong)缺(que)陷。TiAl 基合(he)金的(de)本(ben)征脆性(xing)较大(da)，激(ji)光(guang)增材(cai)制(zhi)造(zao)过(guo)程(cheng)中(zhong)极速(su)加热(re)和(he)冷却产(chan)生的温度梯度(du)容(rong)易(yi)导致(zhi) TiAl 基合金成(cheng)形件出(chu)现较大(da)的(de)残(can)余(yu)应(ying)力(li)，当残(can)余(yu)应(ying)力(li)超(chao)过 TiAl 合金(jin)的(de)抗(kang)拉(la)强度时，便(bian)会(hui)形(xing)成裂(lie)纹(wen)。抑(yi)制裂纹产生(sheng)的方法主(zhu)要(yao)有三种：（1）优(you)化工(gong)艺(yi)参数。Sharman 等[10] 采(cai)用(yong)激光熔(rong)化沉积制(zhi)备 TiAl 合金时(shi)发现(xian)，适(shi)当增(zeng)加(jia)能(neng)量输(shu)入，可(ke)以(yi)有效(xiao)减(jian)少裂纹的产(chan)生(sheng)，除(chu)此之外，在一定(ding)的(de)激光功率下，调(diao)整(zheng)激光离焦(jiao)量(liang)可以使更(geng)多的(de)激光能量(liang)作用(yong)于粉(fen)末(mo)，起(qi)到(dao)预热(re)作用(yong)，降低(di)开裂(lie)倾向(xiang)，如图(tu) 1 所示(shi)。

Shi 等[11] 对 Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb 合金进(jin)行(xing)了激光(guang)选区熔化(hua)成形(xing)试(shi)验，在最(zui)佳工艺参数(shu)下，成(cheng)形件(jian)中(zhong)的裂纹(wen)明(ming)显减少，成(cheng)形质量显著(zhu)改(gai)善(shan)，相对(dui)密度(du)高(gao)达98.95%。（2）基板(ban)预(yu)热。当基板(ban)预(yu)热温(wen)度(du)提(ti)高至400 ℃ 时(shi) ， 可 以 有 效 降 低 激 光 熔(rong) 化(hua) 沉 积 成 形Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 合金(jin)的开裂(lie)倾(qing)向(xiang) [12]。杨益(yi)等(deng) [13]研究了预热(re)温度(du)（0、150、300 ℃）对激光选区(qu)熔化(hua)成(cheng)形 Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb 合金(jin)的影(ying)响(xiang)，结(jie)果(guo)表明(ming)：随(sui)着预(yu)热(re)温度(du)的增加，成形件的(de)残(can)余应力由(you) 267 MPa降低至(zhi) 173 MPa，裂(lie)纹的(de)数(shu)量和(he)尺(chi)寸(cun)得到明(ming)显(xian)控(kong)制(zhi)。（3）退火处理(li)。退(tui)火(huo)处理可以降低(di)成(cheng)形(xing)件中的(de)残余(yu)应力，减(jian)少(shao)裂(lie)纹(wen)的(de)产(chan)生(sheng)[13]。应当注意的(de)是，激(ji)光(guang)增材(cai)制(zhi)造成(cheng)形件(jian)的(de)晶粒(li)细小，在(zai)退火处理过(guo)程中(zhong)极(ji)易(yi)发(fa)生晶(jing)粒(li)粗(cu)化(hua)，因(yin)此(ci)应严(yan)格控制(zhi)退火(huo)处(chu)理(li)的(de)工艺参(can)数。

由(you)于(yu)激光(guang)能(neng)量(liang)密度(du)较高，在激(ji)光增(zeng)材制(zhi)造(zao)TiAl 基(ji)合金(jin)的(de)过(guo)程中(zhong)，极(ji)易(yi)造(zao)成(cheng)低沸(fei)点(dian)元素(su) Al 的挥(hui)发(fa)，而(er) Al 含量(liang)的变化(hua)会(hui)对(dui) TiAl 合金微观组(zu)织及(ji)性(xing)能(neng)产生(sheng)重(zhong)要(yao)影(ying)响。Shi 等[11] 在激光(guang)选区熔化(hua)成(cheng)形(xing)Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb 合金中(zhong)发现，Al 的(de)挥(hui)发量(liang)与能(neng)量(liang)密(mi)度密(mi)切(qie)相关(guan)，当扫(sao)描速度由 40 mm·s‒1 降(jiang)低(di)至10 mm·s‒1（激(ji)光(guang)功(gong)率(lv)为(wei) 200 W），Al 的(de)挥发量（原(yuan)子数(shu)分数(shu)）由 0.32% 增加(jia)至 5.73%。Gussone 等(deng)[14]也(ye)发现(xian)，降(jiang)低能(neng)量(liang)密度(du)可(ke)以明显抑制 Al 的(de)挥(hui)发。刘占起(qi)等[15] 以 Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 预合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)和(he)纯(chun) Nb 粉(fen)为(wei)原(yuan)料，采(cai)用单熔(rong)道(dao)成形的(de)方法(fa)研究(jiu)了(le)激(ji)光(guang)熔(rong)化(hua)沉积工(gong)艺参数对沉(chen)积(ji)成(cheng)形的影响规律，结果表(biao)明，随着(zhe)激(ji)光(guang)功率(lv)的(de)增(zeng)加，沉(chen)积层的(de)熔高(gao)和熔宽逐(zhu)渐增(zeng)大；随着(zhe)扫描(miao)速(su)度(du)的(de)增加，沉(chen)积层的熔高(gao)和熔(rong)宽逐(zhu)渐(jian)减小；随(sui)着送(song)粉(fen)量的增(zeng)加(jia)，沉积(ji)层(ceng)的(de)熔高基(ji)本不(bu)变(bian)，而(er)熔宽(kuan)增大(da)；在(zai)最(zui)佳(jia)工(gong)艺(yi)参(can)数(shu)下(xia)可以获得无(wu)明显冶(ye)金(jin)缺陷的(de)沉积件(jian)。刘(liu)占(zhan)起等(deng)[16] 采用激(ji)光(guang)熔化沉(chen)积(ji)技术(shu)成(cheng)功(gong)制备(bei)出(chu)成(cheng)形良(liang)好且无裂(lie)纹的 Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 合金(jin)，工(gong)艺(yi)参数(shu)为(wei)：扫(sao)描(miao)速(su)度(du)9 mm·s‒1，激光功率(lv) 1400 W，送粉速(su)度(du) 5.67 g·min‒1，基(ji)板(ban)预(yu)热温度 350 ℃，其微(wei)观组织由(you) γ/α2 片层(ceng)晶(jing)团(tuan)和(he)少(shao)量块状 γ 相组成(cheng)，成形(xing)件(jian)沿沉积方(fang)向(xiang)上的抗(kang)拉(la)强度(du)为 425 MPa，伸长(zhang)率为(wei) 3.3%，断口形(xing)貌为准解理断裂。随后，刘(liu)占起(qi)等[17] 进一(yi)步研(yan)究了(le)基体(ti)材料对(dui)激光熔化(hua)沉(chen)积(ji)成形(xing) Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 合(he)金(jin)微(wei)观组(zu)织和显(xian)微(wei)硬度(du)的影响，结果发(fa)现(xian)，随着沉(chen)积层(ceng)数增加（第(di) 1 层(ceng)至(zhi)第 5 层(ceng)），其(qi)微观(guan)组(zu)织由网篮(lan)状向(xiang)等(deng)轴状(zhuang)转变(bian)，并最(zui)终(zhong)转(zhuan)变(bian)为片层(ceng)状(zhuang)，同时(shi)沉积层(ceng)中(zhong)的(de) γ 相逐(zhu)渐增(zeng)多(duo)，α2 相逐渐(jian)减小(xiao)，显(xian)微硬(ying)度(du)也(ye)随(sui)之降(jiang)低(di)。Liu 等(deng)[18] 研(yan)究了(le)不(bu)同退(tui)火温(wen)度对激光熔化沉积成(cheng)形 Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 合金(jin)的(de)影响，沉(chen)积(ji)态合(he)金微(wei)观(guan)组(zu)织(zhi)由 γ/α2 片层(ceng)晶(jing)团和(he)少(shao)量块状(zhuang) γ 相(xiang)组(zu)成(cheng)，随着退火(huo)温(wen)度(du)的(de)升高（1200～1320 ℃），合金中片层(ceng)组织(zhi)的数(shu)量逐(zhu)渐(jian)增(zeng)加(jia)，块状(zhuang) γ 相(xiang)的数(shu)量(liang)逐(zhu)渐(jian) 减 少 ， 其(qi) 中(zhong) 块 状(zhuang) γ 相 发(fa) 生(sheng) 的(de) 相(xiang) 变 过 程 为(wei) ：γ→γ+α2（针(zhen)状(zhuang)）→γ+γ/α2（片(pian)层(ceng)状(zhuang)），随着(zhe)退(tui)火温(wen)度(du)的升(sheng)高(gao)，合金(jin)的(de)抗(kang)拉强(qiang)度逐(zhu)渐(jian)增加，但伸(shen)长(zhang)率先(xian)增(zeng)加(jia)后(hou)减(jian)小，当退火(huo)温(wen)度为(wei) 1260 ℃ 时，合(he)金(jin)的综(zong)合(he)力(li)学性(xing)能(neng)最佳(jia)，抗拉(la)强(qiang)度(du)和(he)伸长(zhang)率分(fen)别(bie)达到543.4 MPa 和(he) 3.7%，而(er)沉(chen)积态(tai)合金(jin)的抗拉强(qiang)度(du)和伸长(zhang)率(lv)仅(jin)为 469 MPa 和 1.1%。张(zhang)俊(jun)生(sheng)等(deng)[19] 对比研(yan)究了(le)激光沉(chen)积态(tai)和铸(zhu)态(tai) Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 合金(jin)在850 ℃ 下的氧(yang)化(hua)行(xing)为(wei)，由于激光沉积态合(he)金(jin)的晶(jing)粒(li)更(geng)加(jia)细(xi)小(xiao)，其抗(kang)氧化(hua)性(xing)能明显优于(yu)铸(zhu)态(tai)合金，经过 60 h 高(gao)温(wen)氧化后，沉积态(tai)合(he)金(jin)氧化膜与(yu)基(ji)体的(de)结(jie)合基(ji)本(ben)良(liang)好，而(er)铸态(tai)合金(jin)氧(yang)化膜(mo)与基(ji)体(ti)完(wan)全脱(tuo)离，并且(qie)两种氧(yang)化膜的(de)结构(gou)也不尽(jin)相同(tong)，沉(chen)积态(tai)合(he)金氧(yang)化膜由外到(dao)内依次为 TiO2/Al2O3/基体(ti)，而(er)铸态合金氧(yang)化(hua)膜(mo)由(you)外到内为(wei) TiO2/Al2O3+TiO2/基体(ti)。Gussone 等 [14] 研 究 了 能 量 密 度 （ 60、 110、300 J·mm‒3）对(dui)激(ji)光(guang)选区(qu)熔化成形(xing) Ti‒44.8Al‒6Nb‒1.0Mo‒0.1B 合金(jin)组(zu)织(zhi)和(he)力学(xue)性(xing)能的影响，随(sui)着能量(liang)密(mi)度(du)的(de)升(sheng)高(gao)，Al 的挥发量(liang)逐渐增(zeng)加(jia)，组织中 B2 相(xiang)的(de)数量(liang)也随之(zhi)增加(jia)，能量(liang)密(mi)度(du)为(wei) 60 J·mm‒3 时(shi)，Al的挥发(fa)量(liang)较(jiao)小，合金(jin)呈现(xian)近(jin)片层(ceng)组(zu)织，经(jing)热(re)等(deng)静压处(chu)理后，其(qi)微观组(zu)织由(you)近(jin)片(pian)层(ceng)组(zu)织转变为(wei)细小的球(qiu)状组织，此(ci)时(shi)抗(kang)拉强度(du)高达 900 MPa。Li 等[20‒22] 对(dui)激(ji)光(guang)选(xuan)区熔化(hua)成形 Ti‒45Al‒2Cr‒5Nb 合(he)金(jin)进(jin)行了深入研究，系统(tong)分析(xi)了激(ji)光(guang)功率(lv)、扫描速度、基板(ban)预(yu)热温(wen)度(du)对 Ti‒45Al‒2Cr‒5Nb 合金(jin)晶(jing)粒尺(chi)寸(cun)、晶粒(li)取(qu)向、相组(zu)成(cheng)、相(xiang)位(wei)关系以及(ji)力(li)学性(xing)能(neng)的影(ying)响(xiang)规(gui)律(lv)。

2 、电(dian)子束(shu)选区(qu)熔化(hua)

电(dian) 子 束 选 区 熔 化 （ selective electron beam melting, SEBM）的原理(li)与(yu)激(ji)光选区熔(rong)化(hua)基(ji)本类(lei)似，区(qu)别在于电子束(shu)选(xuan)区(qu)熔化(hua)以(yi)电子(zi)束(shu)作(zuo)为(wei)高(gao)能(neng)量热(re)源，成形过程(cheng)在真空环(huan)境下进行(xing)，能够(gou)更好的(de)防止(zhi)空(kong)气中 N、O 等(deng)有(you)害(hai)杂(za)质(zhi)的影(ying)响(xiang)。与(yu)激(ji)光(guang)增材制(zhi)造(zao)相(xiang)比，电子束(shu)选(xuan)区(qu)熔化(hua)的预(yu)热温度(du)更(geng)高（1100 ℃），可(ke)以明(ming)显降低成形(xing)件中的残余(yu)应(ying)力，抑制(zhi)开(kai)裂倾(qing)向(xiang)[23]，此外，电(dian)子(zi)束选区(qu)熔化还具(ju)有能(neng)量密度(du)高(gao)、成形(xing)速(su)度快等优势，因此(ci)更加(jia)适合(he) TiAl 合(he)金(jin)的增材(cai)制造。

TiAl 合金(jin)在(zai)电子(zi)束选(xuan)区(qu)熔化(hua)成(cheng)形过(guo)程(cheng)中(zhong)极(ji)易(yi)出现“吹粉(fen)”、孔(kong)隙(xi)、Al 元(yuan)素挥(hui)发等(deng)缺(que)陷。“吹(chui)粉(fen)”是指电子(zi)束选区熔化成形过(guo)程(cheng)中，预置(zhi)粉(fen)末在(zai)电(dian)子束(shu)的(de)作(zuo)用下偏离原(yuan)来(lai)位置(zhi)发(fa)生大(da)面积(ji)飞散的(de)现(xian)象(xiang)，如图 2 所(suo)示。“吹粉(fen)”现象(xiang)容易(yi)导(dao)致(zhi)成(cheng)形件(jian)出现孔(kong)隙(xi)，甚(shen)至加工过程被(bei)迫中止。电子(zi)束轰击(ji)粉末时(shi)产生(sheng)的(de)压力、粉末之间(jian)的静电斥(chi)力以及电(dian)子(zi)束自(zi)身磁场产生的(de)洛(luo)伦(lun)兹力是(shi)导(dao)致“吹(chui)粉”现(xian)象(xiang)的主(zhu)要原(yuan)因(yin)[24]。影响(xiang)“吹(chui)粉”现象(xiang)的因(yin)素(su)有(you)电子束(shu)功(gong)率(lv)、电(dian)子(zi)束(shu)扫(sao)描速(su)度、粉(fen)末流(liu)动(dong)性。一般而(er)言，电(dian)子束(shu)功率越高，扫描(miao)速(su)度越快(kuai)，粉末(mo)流动性越好，“吹粉”现(xian)象(xiang)越严(yan)重(zhong)。粉床预热是(shi)避(bi)免(mian)“吹粉”现象最有(you)效(xiao)的(de)手(shou)段(duan)，通过粉(fen)床(chuang)预热可以(yi)使(shi)粉(fen)末产(chan)生(sheng)轻(qing)微烧(shao)结(jie)，提(ti)高粉末间(jian)的粘(zhan)附力(li)，从(cong)而(er)避免(mian)“吹(chui)粉(fen)”现象。

孔隙(xi)是电(dian)子(zi)束(shu)选区熔化(hua)成(cheng)形(xing) TiAl 合(he)金(jin)成(cheng)形(xing)件内(nei)部的一种(zhong)常(chang)见缺陷。孔(kong)隙的产生(sheng)原因主(zhu)要有(you)两种：

（1）气(qi)雾(wu)化法制备(bei)的粉(fen)末中通(tong)常(chang)存在空(kong)心(xin)粉，如(ru)果空心(xin)粉(fen)中(zhong)残(can)留(liu)的气(qi)体在快(kuai)速凝固过(guo)程中不(bu)能(neng)及时逸(yi)出，便(bian)会形(xing)成(cheng)球形孔(kong)隙(xi)。后续(xu)通过(guo)热等(deng)静压(ya)处理(li)可以(yi)明(ming)显减小甚(shen)至(zhi)消(xiao)除(chu)此类孔(kong)隙(xi)。（2）工(gong)艺参数(shu)选(xuan)取(qu)不(bu)当时，会(hui)导致(zhi)某些(xie)粉(fen)末不能完全熔化(hua)而(er)残留(liu)在成形(xing)件(jian)中(zhong)，形(xing)成(cheng)球(qiu)形或(huo)者长(zhang)条(tiao)形孔(kong)隙。通过优化工(gong)艺使能量密(mi)度与(yu)粉末熔化速率(lv)相(xiang)匹配，可(ke)以有(you)效抑制(zhi)此(ci)类孔隙的(de)产(chan)生(sheng)。Schwerdtfeger 和(he) Körner[25] 在TiAl 合金(jin)电(dian)子束选区(qu)熔化成形试(shi)验(yan)中(zhong)系统研(yan)究了扫(sao)描(miao)速度(du)、线(xian)能(neng)量、预(yu)热温(wen)度和(he)粉末层(ceng)厚(hou)度(du)对(dui)成形(xing)件(jian)相(xiang)对密(mi)度(du)的影响(xiang)，分别(bie)获得了低扫描(miao)速(su)度(du)（见(jian)图 3（a））和(he)高(gao)扫(sao)描速度（见(jian)图(tu) 3（a））下的(de)工(gong)艺窗(chuang)口(kou)。电子束选(xuan)区(qu)熔化的(de)真(zhen)空(kong)加(jia)工环(huan)境(jing)更(geng)容易(yi)造(zao)成TiAl 合(he)金中 Al 元(yuan)素(su)的(de)挥发(fa)。Al 元(yuan)素(su)的挥(hui)发(fa)量与(yu)能量密度密(mi)切相关，能(neng)量密度越高(gao)，Al 元素的(de)挥(hui)发(fa)越(yue)严重[25]，因(yin)此选择合理的工艺(yi)参(can)数对于(yu)抑(yi)制 Al元(yuan)素(su)的挥发(fa)十(shi)分重要(yao)。Murr 等(deng)[26] 研(yan)究(jiu)发现(xian)，工艺参数(shu)选(xuan)取(qu)合(he)理(li)时(shi)，可以完(wan)全(quan)消除 TiAl 合(he)金电(dian)子束选(xuan)区(qu)熔化(hua)成(cheng)形(xing)过(guo)程中(zhong) Al 的(de)挥(hui)发现象。陈(chen)玮等[27] 对Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb 合(he)金(jin)进行(xing)了(le)电(dian)子(zi)束选区熔化成(cheng)形(xing)试验，结果(guo)表明，成(cheng)形件(jian)中 Al 元素的(de)挥发(fa)量（质(zhi)量分(fen)数）为 2.7%，沉(chen)积态合(he)金呈(cheng)现(xian)等轴(zhou)近(jin) γ 组织，由(you) γ 相和(he) α2 相(xiang)组成，其中(zhong) γ 相(xiang)的(de)体积(ji)分数约为89%，其室(shi)温抗拉(la)强度(du)为(wei) 503 MPa，延伸率为(wei) 0，沉积态合(he)金经(jing)热等(deng)静压处(chu)理(li)（100 MPa/1200 ℃/4 h）后再(zai)分别进行 1260 ℃/2 h 和(he) 1360 ℃/2 h 的(de)退(tui)火处(chu)理，其微(wei)观(guan)组织(zhi)分别(bie)转变(bian)为双(shuang)态组织和全(quan)片层(ceng)组(zu)织，抗拉强(qiang)度(du)略(lve)有(you)下降(jiang)，但(dan)塑(su)性得(de)以明显(xian)改善(shan)，双(shuang)态组(zu)织(zhi)的(de)抗拉强度(du)为(wei) 474 MPa，延伸(shen)率(lv) 1.3%，全片层(ceng)组织(zhi)的(de)抗(kang)拉(la)强度(du)为(wei) 429 MPa，延伸(shen)率 0.8%。Yue等(deng)[28‒30] 系(xi)统(tong)研(yan)究了电子束束(shu)流、扫(sao)描速度对电子束选区(qu)熔(rong)化(hua)成(cheng)形(xing) Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb 合(he)金相组成、微观(guan)组(zu)织(zhi)、晶(jing)粒尺寸、晶体织(zhi)构以及(ji)力学性能的(de)影(ying)响(xiang)规律。

目前(qian)采(cai)用(yong)电子束选(xuan)区(qu)熔化技(ji)术(shu)制备(bei) TiAl 合(he)金仍然存在(zai)一(yi)定(ding)难度(du)，因而关(guan)于电(dian)子束选区熔化成形(xing) TiAl 合金试样(yang)力(li)学性能的公(gong)开(kai)报(bao)道相对有限(xian)。

电子(zi)束(shu)选(xuan)区熔(rong)化(hua)与传统(tong)工(gong)艺(yi)制(zhi)备 TiAl 合(he)金室(shi)温(wen)拉伸(shen)性(xing)能(neng)的(de)对比见(jian)表(biao) 1。可(ke)以(yi)看出，在最佳工(gong)艺参数下(xia)，电(dian)子(zi)束选(xuan)区熔(rong)化(hua)成形(xing) TiAl 合金(jin)的(de)室(shi)温拉(la)伸性能能够达(da)到传统铸(zhu)件(jian)、锻(duan)件的(de)水(shui)平(ping)。

近(jin)年来(lai)，美(mei)国(guo) GE 公司在(zai)增(zeng)材(cai)制造领(ling)域(yu)进行了(le)大(da)量(liang)投资，以强(qiang)化(hua)其(qi)在(zai)增(zeng)材(cai)制造领域的领(ling)先地位(wei)。2014 年，GE 公(gong)司(si)完(wan)成(cheng)电(dian)子(zi)束选区(qu)熔化(hua)成(cheng)形 TiAl合金涡轮叶片的(de)试(shi)车工作(zuo)，并(bing)将(jiang)其(qi)装(zhuang)配(pei)在世(shi)界(jie)最(zui)大航空(kong)发动(dong)机(ji) GE9X 上(shang)，而世(shi)界最(zui)大双(shuang)发客(ke)机(ji)波(bo)音(yin)777X 将使(shi)用该(gai)型发(fa)动(dong)机[35]。

3、 电弧(hu)增材(cai)制造

电(dian)弧(hu)增(zeng)材制(zhi)造(zao)（wire and arc additive manufactu-ring, WAAM）通常以(yi)熔(rong)化极气(qi)体(ti)保护(hu)焊(han)（gas metal arc welding，GMAW）、非(fei)熔(rong)化(hua)极(ji)气(qi)体保护(hu)焊（tungs-ten inert-gas arc welding， TIG） 以 及 等 离(li) 子 弧(hu) 焊(han)（plasma arc welding，PAW）等(deng)电(dian)弧作为热(re)源(yuan)，通过熔(rong)化(hua)丝(si)材(cai)，逐层堆积(ji)，直接(jie)实(shi)现(xian)零件的(de)成形(xing)。电弧(hu)增(zeng)材(cai)制(zhi)造(zao)具(ju)有(you)成(cheng)本低、成(cheng)形速度快、材(cai)料利用率(lv)高(gao)、成形件(jian)相(xiang)对密度高(gao)、力(li)学(xue)性(xing)能优(you)异等(deng)优点(dian)，但是(shi)成(cheng)形(xing)件(jian)表(biao)面成(cheng)形精度(du)较差，通常需(xu)要(yao)二(er)次机械(xie)加(jia)工。

电(dian)弧增(zeng)材制(zhi)造(zao)成(cheng)形(xing) TiAl 合(he)金(jin)的研究(jiu)起(qi)步(bu)较(jiao)晚(wan)，仅有澳(ao)大利亚伍伦贡(gong)大学(xue)对非熔(rong)化(hua)极(ji)电(dian)弧增(zeng)材制(zhi)造(zao) TiAl 合金(jin)进行(xing)了(le)初步(bu)探索(suo)。Ma 等(deng)[36] 利(li)用两套独立的(de)送(song)丝装置(zhi)，按(an)照不(bu)同(tong)的(de)送(song)丝(si)速度(du)分(fen)别将 Ti焊丝和 Al 焊(han)丝(si)添(tian)加(jia)到(dao)非熔化(hua)极(ji)电弧中(zhong)，焊(han)丝熔(rong)化(hua)后按(an)照(zhao)设(she)计(ji)路径进(jin)行(xing)逐(zhu)层(ceng)堆积(ji)，直(zhi)至完成 TiAl 合金的(de)增(zeng)材制(zhi)造(zao)。由(you)于电(dian)弧(hu)增(zeng)材制(zhi)造的特(te)殊(shu)工(gong)艺(yi)，导(dao)致(zhi)已凝固(gu)组织不(bu)断经历(li)快(kuai)速加(jia)热冷却(que)的(de)热(re)循环(huan)作(zuo)用，造(zao)成成形件(jian)的合(he)金(jin)成(cheng)分、相(xiang)组成(cheng)、显(xian)微组(zu)织(zhi)以及(ji)显(xian)微硬(ying)度沿建造高度方(fang)向(xiang)上(shang)存在(zai)较(jiao)大差(cha)异。随着建造(zao)高(gao)度(du)的增加，成形件中的(de) Al 含量（原(yuan)子数(shu)分(fen)数(shu)）由近(jin)基(ji)板区(qu)的 38.5% 逐(zhu)渐(jian)增(zeng)加(jia)至顶部(bu)区(qu)的 48.7%，γ 相(xiang)的数(shu)量(liang)逐(zhu)渐(jian)增多，而(er) α2 相的数量逐(zhu)渐减少(shao)。根据(ju)显微组(zu)织(zhi)的不(bu)同，成形(xing)件(jian)自下而上可(ke)以分为(wei)三(san)个区(qu)域(yu)：由(you)等轴(zhou) α2 相(xiang)以(yi)及板条状(zhuang) γ 相(xiang)组(zu)成的近基(ji)板(ban)区(qu)，全片层(ceng)组(zu)织(zhi)以及(ji)枝(zhi)晶(jing)间(jian) γ 相组(zu)成(cheng)的带状(zhuang)区(qu)，细小树枝晶以(yi)及枝(zhi)晶间(jian) γ 相组成(cheng)的顶(ding)部区，如(ru)图(tu) 4 所示(shi)。随(sui)着(zhe)建(jian)造(zao)高(gao)度(du)的增加(jia)，显微(wei)硬(ying)度由近基板区(qu)的 HV 437 降(jiang)低至(zhi)顶(ding)部(bu)区的(de) HV 296。非(fei)熔化(hua)极电弧(hu)增材(cai)制(zhi)造 TiAl 合金(jin)经(jing) 1060 ℃/24 h 退(tui)火处理后，获(huo)得了细小的全(quan)片层(ceng)组织，显(xian)著(zhu)改善(shan)了(le)组织(zhi)的各(ge)向异(yi)性(xing) ， 室(shi) 温 抗 拉 强(qiang) 度 有 所(suo) 提(ti) 高(gao) ； 经(jing) 1200 ℃/24 h退火处理(li)后(hou)，组(zu)织(zhi)转变为(wei)等轴(zhou)近 γ 组织(zhi)，室(shi)温(wen)抗(kang)拉强(qiang)度(du)略有(you)下降(jiang)，但塑性得以明显(xian)改(gai)善(shan)[37]。通过(guo)改(gai)变 Ti 焊丝和(he) Al 焊丝(si)的送丝(si)速(su)度(du)可(ke)以调(diao)控非(fei)熔(rong)化(hua)极电弧(hu)增(zeng)材制造 TiAl 合金(jin)的物(wu)相(xiang)组(zu)成(cheng)，当(dang) Al 焊丝的熔化(hua)量(liang)增加(jia)时(shi)，合(he)金(jin)中(zhong) γ 相(xiang)的(de)数(shu)量逐(zhu)渐增多，而(er)α2 相(xiang)的(de)数量逐(zhu)渐(jian)减(jian)少 [38]。随后(hou)，Wang 等 [39] 使(shi)用(yong)Ti‒6Al‒4V 焊(han)丝(si)代(dai)替(ti) Ti 焊(han)丝(si)，在(zai)非熔化(hua)极(ji)电弧(hu)增(zeng)材(cai)制(zhi)造 TiAl 合金(jin)中(zhong)引入(ru)合(he)金(jin)元素(su) V，研(yan)究了 V 元(yuan)素对电(dian)弧增材制(zhi)造(zao)成形 TiAl 合金组织及(ji)性能(neng)的影(ying)响，结(jie)果发现(xian)，引(yin)入(ru) V 元(yuan)素后，TiAl 合金的相(xiang)结构(gou)并(bing)未(wei)改(gai)变(bian)，仍(reng)由 γ 相和 α2 相组成，但显(xian)微(wei)组织发(fa)生明显变(bian)化(hua)，枝晶间的 γ 相消失(shi)，顶(ding)部(bu)区由 γ/α2片层晶团和少(shao)量(liang) γ 相组(zu)成，带状(zhuang)区由晶(jing)界不(bu)明(ming)显的(de) γ/α2 片层(ceng)组(zu)织(zhi)、粗(cu)大(da)等(deng)轴(zhou) α2 相(xiang)以及(ji)细小(xiao)板条(tiao)状(zhuang)γ 相(xiang)组(zu)成；引(yin)入(ru) V 元(yuan)素(su)后(hou)，TiAl 合(he)金的显微硬度和(he)拉(la)伸(shen)性(xing)能(neng)获得显著提(ti)高(gao)。

4、 结论与展望(wang)

TiAl 基合金(jin)的室(shi)温(wen)脆性(xing)较(jiao)大，热(re)加(jia)工工(gong)艺窗(chuang)口窄(zhai)，是阻(zu)碍其发(fa)展与应用(yong)的主要(yao)瓶颈之(zhi)一(yi)。虽(sui)然精密(mi)铸(zhu)造(zao)和(he)锻造 TiAl 基(ji)合(he)金(jin)构件(jian)已经成功(gong)应用(yong)于航(hang)空发动机(ji)的(de)某(mou)些关(guan)键耐(nai)热部件(jian)，但是(shi)这些(xie)传统成(cheng)形(xing)技术工(gong)艺流(liu)程(cheng)复(fu)杂(za)，生产成(cheng)本(ben)居高不下(xia)，因(yin)此开发(fa)新型、低成(cheng)本、近(jin)净(jing)成(cheng)形技(ji)术(shu)势(shi)在必行。增(zeng)材(cai)制(zhi)造(zao)作为一(yi)种(zhong)新兴的(de)近(jin)净(jing)成(cheng)形(xing)技术，可(ke)以(yi)一次性(xing)成形(xing)形(xing)状(zhuang)复(fu)杂的(de)金(jin)属零(ling)件(jian)，具有(you)数(shu)字化(hua)、个(ge)性(xing)化(hua)、绿(lv)色化(hua)和快(kuai)速(su)化等优点，是未来制造(zao)领域的(de)重(zhong)点突(tu)破方向(xiang)之(zhi)一(yi)，代(dai)表了(le) TiAl 基合金(jin)最(zui)前(qian)沿、最(zui)具潜力的成形技术。然而，增材制(zhi)造 TiAl 合金出(chu)现(xian)的时间较(jiao)短，仍然存在一些共性问(wen)题(ti)有待(dai)解(jie)决(jue)。例(li)如，低成本、高品(pin)质(zhi)增材制(zhi)造用(yong) TiAl 预合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)制备(bei)技(ji)术的探(tan)索(suo)与(yu)优(you)化(hua)，增(zeng)材(cai)制(zhi)造用 TiAl 合(he)金专(zhuan)用(yong)合金(jin)体系(xi)的筛(shai)选与(yu)开发，极(ji)速加热(re)冷却(que)产(chan)生(sheng)的(de)温(wen)度(du)梯度变化容易(yi)导(dao)致(zhi)成形(xing)件(jian)出(chu)现(xian)冶金缺陷(xian)以及(ji)残余应力，成形(xing)件(jian)不(bu)同(tong)部(bu)位(wei)力(li)学性能差(cha)异(yi)的控制，成(cheng)形件检测(ce)评价方(fang)法(fa)、服(fu)役(yi)寿(shou)命(ming)预测(ce)以及失(shi)效分(fen)析(xi)，成(cheng)形质量与(yu)成形效(xiao)率(lv)之间(jian)的(de)矛盾(dun)，批(pi)量生产中(zhong)成(cheng)本(ben)的(de)降低(di)，增(zeng)材制(zhi)造 TiAl 合(he)金相关技术标(biao)准的(de)制(zhi)定(ding)等问题。

展望 TiAl 合(he)金的(de)未(wei)来，机(ji)遇与挑战(zhan)并(bing)存(cun)，随(sui)着增(zeng)材制(zhi)造(zao)技(ji)术(shu)的逐渐(jian)成(cheng)熟，TiAl 合金必(bi)将(jiang)展(zhan)现(xian)出更加(jia)广阔(kuo)的应(ying)用前(qian)景(jing)。

参(can) 考 文 献(xian)

[1]Kesler M S, Goyel S, Ebrahimi F, et al. Effect of microstructural parameters on the mechanical behavior of TiAlNb(Cr, Mo) alloys with γ+σ microstructure at ambient temperature. J Alloys Compd, 2017,695: 2672

[2]Zhou H T, Kong F T, Wang X P, et al. High strength in high Nb containing TiAl alloy sheet with fine duplex microstructure produced  by hot pack rolling. J Alloys Compd, 2017, 695: 3495

[3]Palomares-García A J, Pérez-Prado M T, Molina-Aldareguia J M.Effect of lamellar orientation on the strength and operating deformation mechanisms of fully lamellar TiAl alloys determined by micropillar compression. Acta Mater, 2017, 123: 102

[4]Xu W C, Jin X Z, Huang K, et al. Improvement of microstructure,mechanical properties and hot workability of a TiAl‒Nb‒Mo alloy through hot extrusion. Mater Sci Eng A, 2017, 705: 200

[5]Ding J, Lin J P, Zhang M H, et al. High-temperature torsion induced gradient microstructures in high Nb‒TiAl alloy. Mater Lett, 2017,209: 193

[6]Shi W T, Wang P, Liu Y D, et al. Crack initiation mechanism and experiment study of process optimization of TiAl alloy formed by selective laser melting. Chin J Rare Met, 2019, 43(4): 349

(石(shi)文天, 王(wang)朋, 刘(liu)玉德, 等(deng). 选区(qu)激光熔化(hua)TiAl合金裂纹产(chan)生机(ji)制(zhi)及工艺优(you)化(hua)试(shi)验研(yan)究(jiu). 稀(xi)有(you)金属(shu), 2019, 43(4): 349)

[7]Sun X, Yang H C, Shao W S, et al. Study on integrated fabrication of cathode-heater assembly by 3D printing. Powder Metall Technol,2020, 38(4): 300

(孙(sun)信(xin), 杨怀超, 邵文(wen)生(sheng), 等(deng). 3D打(da)印一体(ti)化制备(bei)阴极(ji)热子(zi)组件研(yan)究.粉(fen)末冶(ye)金(jin)技术, 2020, 38(4): 300)

[8]Zhang G X, Liu S F Yang X, et al. Research progress on preparation of biological implant materials by additive manufacturing. Powder Metall Technol, 2019, 37(4): 312

(张光(guang)曦(xi), 刘(liu)世锋, 杨(yang)鑫, 等. 增材(cai)制(zhi)造技术制备生物植入材料(liao)的研(yan)究(jiu)进展(zhan). 粉末(mo)冶(ye)金(jin)技(ji)术(shu), 2019, 37(4): 312)

[9]Debroy T, Wei H L, Zuback J S, et al. Additive manufacturing of metallic components — process, structure and properties. Prog Mater Sci, 2018, 92: 112

[10]Sharman A R C, Hughes J I, Ridgway K. Characterisation of titanium aluminide components manufactured by laser metal deposition.Intermetallics, 2018, 93: 89

[11]Shi X Z, Ma S Y, Liu C M, et al. Parameter optimization for Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb in selective laser melting based on geometric characteristics of single scan tracks. Opt Laser Technol, 2017, 90: 71

[12]Weisheit A, Mordike B L, Smarsly W, et al. Laser surface remelting and laser surface gas alloying of an intermetallic TiAl alloy. Laser Eng, 2000, 10(1): 63

[13]Yang Y, Dang M Z, Li W, et al. Study on cracking mechanism and inhibiting process of TiAl alloys fabricated by selective laser melting.J Mech Eng, 2020, 56(3): 181

(杨(yang)益(yi), 党(dang)明珠(zhu), 李伟, 等. 激(ji)光(guang)选区熔(rong)化钛铝合(he)金(jin)裂纹形(xing)成机(ji)理(li)及(ji)抑制研(yan)究(jiu). 机(ji)械(xie)工(gong)程学(xue)报(bao), 2020, 56(3): 181)

[14]Gussone J, Hagedorn Y C, Gherekhloo H, et al. Microstructure of γ-titanium aluminide processes by selective laser melting at elevated temperatures. Intermetallics, 2015, 66: 133

[15]Liu Z Q, Xu G J, Ma R X, et al. Properties of TiAl alloy prepared by additive manufacturing with laser coaxial powder feeding. Chin J Lasers, 2019, 46(3): 146

(刘(liu)占(zhan)起(qi), 徐国建(jian), 马瑞鑫(xin), 等. 激光(guang)同轴送(song)粉(fen)增材制(zhi)造(zao)TiAl合金(jin)的(de)性(xing)能(neng). 中国激光, 2019, 46(3): 146)

[16]Liu Z Q, Wang W B, Ma R X, et al. Microstructure and properties of γ-TiAl alloy fabricated by laser melting deposition. Rare Met Mater Eng,2020, 49(6): 1925

(刘占起, 王(wang)文(wen)博, 马(ma)瑞(rui)鑫(xin), 等(deng). 激光熔化(hua)沉(chen)积制造(zao)γ-TiAl合金的组织与性能(neng). 稀有(you)金(jin)属(shu)材(cai)料与工程(cheng), 2020, 49(6): 1925)

[17]Liu Z Q, Ma R X, Wang W B, et al. Effect of substrate material on the microstructure, texture, phase and microhardness of a Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb alloy processed by laser melting deposition. Rare Met Mater Eng, 2020, 49(7): 2262

(刘占起, 马瑞鑫(xin), 王(wang)文(wen)博, 等(deng). 基板材料(liao)对(dui)激(ji)光(guang)熔化(hua)沉积制造Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb合(he)金(jin)组(zu)织、织(zhi)构、相(xiang)和(he)显微硬(ying)度的(de)影响. 稀(xi)有(you)金属材料与(yu)工(gong)程(cheng), 2020, 49(7): 2262)

[18]Liu Z Q, Ma R X, Xu G J, et al. Effects of annealing on microstructure and mechanical properties of γ-TiAl alloy fabricated via laser melting deposition. Trans Nonferrous Met Soc China, 2020,30(4): 917

[19]Zhang J S, Cheng X, Zhang S Q, et al. Oxidation performance of Ti‒48Al‒2Nb‒2Cr intermetallic compounds prepared by laser additive manufacturing. Chin J Lasers, 2018, 45(4): 146

(张(zhang)俊(jun)生(sheng), 程(cheng)序(xu), 张述(shu)泉(quan), 等(deng). 激(ji)光(guang)增(zeng)材(cai)制造Ti‒48Al‒2Nb‒2Cr金属间(jian)化(hua)合物氧(yang)化性能(neng). 中国激光, 2018, 45(4): 146)

[20]Li W, Liu J, Wen S F, et al. Crystal orientation, crystallographic texture and phase evolution in the Ti‒45Al‒2Cr‒5Nb alloy processed by selective laser melting. Mater Charact, 2016, 113: 125

[21]Li W, Liu J, Zhou Y, et al. Effect of laser scanning speed on a Ti‒45Al‒2Cr‒5Nb alloy processed by selective laser melting:microstructure, phase and mechanical properties. J Alloys Compd,2016, 688: 626

[22]Li W, Liu J, Zhou Y, et al. Effect of substrate preheating on the texture, phase and nanohardness of a Ti‒45Al‒2Cr‒5Nb alloy processed by selective laser melting. Scr Mater, 2016, 118: 13

[23]Franzén S F. Titanium Aluminide Manufactured by Electron Beam Melting [Dissertation].Gothenburg:Chalmers University of Technology, 2010

[24]Milberg J, Sigl M. Electron beam sintering of metal powder. Prod Eng, 2008, 2(2): 117

[25]Schwerdtfeger J, Körner C. Selective electron beam melting of Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb: Microstructure and aluminium loss. Intermetallics, 2014, 49: 29

[26]Murr L E, Gaytan S M, Ceylan A, et al. Characterization of titanium aluminide alloy components fabricated by additive manufacturing using electron beam melting. Acta Mater, 2010, 58(5): 1887

[27]Chen W, Yang Y, Liu L L, et al. Microstructure control and tensile properties of EBM γ-TiAl. Aeronaut Manuf Technol, 2017(Suppl 1):37

(陈(chen)玮, 杨(yang)洋, 刘(liu)亮(liang)亮(liang), 等(deng). 电子束(shu)增材制(zhi)造(zao)γ-TiAl显(xian)微(wei)组(zu)织调(diao)控与拉仲性能研究(jiu). 航(hang)空制造(zao)技术, 2017(增(zeng)刊1): 37)

[28]Yue H Y, Chen Y Y, Wang X P, et al. Effect of beam current on microstructure, phase, grain characteristic and mechanical properties of Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb alloy fabricated by selective electron beam melting. J Alloys Compd, 2018, 750: 617

[29]Chen Y Y, Yue H Y, Wang X P. Microstructure, texture and tensile property as a function of scanning speed of Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb alloy fabricated by selective electron beam melting. Mater Sci Eng A, 2018,713: 195

[30]Yue H Y, Chen Y Y, Wang X P, et al. Microstructure, texture and tensile properties of Ti‒47Al‒2Cr‒2Nb alloy produced by selective electron beam melting. J Alloys Compd, 2018, 766: 450

[31]Biamino S, Penna A, Ackelid U, et al. Electron beam melting of Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb alloy: Microstructure and mechanical properties investigation. Intermetallics, 2011, 19(6): 776

[32]Han J C, Xiao S L, Tian J, et al. Microstructure characterization and tensile properties of a Ni-containing TiAl-based alloy with heat treatment. Rare Met, 2016, 35(1): 26

[33]Bao C L, Xie H S, Zhao J, et al. Effects of HIP on microstructure and mechanical properties of cast Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb alloy. Foundry, 2017,66(1): 64

(包春玲, 谢(xie)华(hua)生, 赵(zhao)军(jun), 等. 热(re)等静(jing)压(ya)处理对(dui)铸(zhu)造Ti‒48Al‒2Cr‒2Nb合(he)金(jin)组(zu)织和力学性(xing)能的(de)影(ying)响. 铸造(zao), 2017, 66(1): 64)

[34]Hu D, Godfrey A, Blenkinsop P A, et al. Processing-property-microstructure relationships in TiAl-based alloys. Metall Mater Trans A, 1998, 29(13): 919

[35]Sun S J. TiAl alloy turbine blade produced by additive manufacturing method applied to aircraft engine. Powder Metall Ind, 2015, 25(1): 65

(孙(sun)世杰. 增材制造(zao)方(fang)法(fa)生(sheng)产(chan)的(de)TiAl合(he)金(jin)零件(jian)将被应用(yong)于(yu)飞(fei)机(ji)发(fa)动机涡(wo)轮(lun)叶片. 粉(fen)末冶金(jin)工(gong)业, 2015, 25(1): 65)

[36]Ma Y, Cuiuri D, Hoye N, et al. The effect of location on the microstructure and mechanical properties of titanium aluminides produced by additive layer manufacturing using in-situ alloying and gas tungsten arc welding. Mater Sci Eng A, 2015, 631: 230

[37]Ma Y, Cuiuri D, Li H J, et al. The effect of postproduction heat treatment on γ-TiAl alloys produced by the GTAW-based additive manufacturing process. Mater Sci Eng A, 2016, 657: 86

[38]Ma Y, Cuiuri D, Hoye N, et al. Effects of wire feed conditions on in situ alloying and additive layer manufacturing of titanium aluminides using gas tungsten arc welding. J Mater Res, 2014, 29(17): 2066

[39]Wang J, Pan Z X, Wei L L, et al. Introduction of ternary alloying element in wire arc additive manufacturing of titanium aluminide intermetallic. Addit Manuf, 2019, 27: 236