SLM成形TiB/Ti6Al4V纳米复合材料的热处理工艺与组织性能研究

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文章题目：Tailorable microstructure and mechanical properties of selective laser melted TiB/Ti–6Al–4V composite by heat treatment

第一作者：张金良

通讯作者：宋波

DOI:10.1016/j.apmate.2021.10.001

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研究背景

钛基复合材料以其高比强度、高模量、低膨胀系数、良好的耐高温耐磨性等特点，在航空航天、汽车、海洋和生物医学等领域中应用广泛。激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）是基于粉末床的典型金属增材制造技术之一。TiB2/Ti6Al4V复合粉末经SLM加工后可形成TiB/Ti6Al4V纳米金属间化合物，原位形成的TiB颗粒与金属基体冶金结合良好。然而，沉积态TiB/Ti6Al4V构件非平衡组织强韧性低，内部残余应力高，需要适当的热处理工艺提高其加工性能与力学性能，但目前SLM成形Ti基复合材料新型热处理研究较少。本文系统研究了两步热处理法对原位制备TiB/Ti6Al4V复合材料的组织特征和力学性能，优化的热处理工艺实现了TiB/Ti6Al4V复合材料的强韧化。

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创新点

（1）揭示了不同热处理工艺下TiB与Ti6Al4V基体的组织演变规律

通过固溶-时效两步热处理法，揭示了不同热处理温度下TiB、α-Ti及β-Ti的尺寸、形貌与分布的变化规律，建立了热处理工艺-显微组织-力学性能的映射关系。

（2）热处理后的TiB/Ti6Al4V复合材料力学性能优异

与现有的SLM钛基复合材料相比，本文的TiB/Ti6Al4V复合材料具有较高的强度和延展性，综合力学性能优异。

图1 SLM成形TiB/Ti6Al4V复合材料显微组织与力学性能

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作者简介

张金良：华中科技大学博士后，一直从事金属增材制造材料与工艺设计方面的基础研究工作。以第一作者在Advanced Powder Materials, Additive Manufacturing、Journal of Materials Science and Technology、Composite Part B-Engineering等国内外期刊发表论文8篇，其中ESI热点论文1篇，高被引论文2篇，期刊封面论文1篇，单篇最高引用331次（Web of Science）。新型铝合金研发成果授权发明专利2项。获中国博士后科学基金面上项目资助（2021M701293）。

宋波：华中科技大学教授。获国家基金委优秀青年基金、湖北省杰出青年基金，湖北省楚天学子等。担任Nano Materials Science、Advanced Powder Materials、《金属学报》等9个国内外期刊编委。长期从事增材制造先进材料与结构设计研究。在 Materials Today、Applied Materials Today、Acta Materialia、Acta Biomaterialia、Scripta Materialia、Additive Manufacturing、Engineering、Composites Part B等国际期刊发表SCI收录论文80余篇，SCI他引3000+次，封面论文1篇、ESI高被引论文5篇、热点论文1篇。先后20余次担任国内外学术会议共同主席、分会场主席、委员或邀请报告。主办“第一届全国 4D 打印论坛”系列会议。相关成果获湖北省技术发明一等奖（排5）、第二届全国源创杯南部赛区二等奖（排1）、中国机械工程学会工作成果奖等奖励。

史玉升：华中科技大学华中学者领军岗特聘教授。现任数字化材料加工技术与装备国家地方联合工程实验室（湖北）主任，教育部创新团队负责人，国防科技创新特区主题专家组首席科学家。 担任Smart Manufacturing等多个期刊编委。国内外发表论文200余篇，主编出版专著教材8部，主持国家科技支撑计划、国家重点研发计划、02和04科技重大专项、863、国家自然科学基金、国际合作等科研项目20余项。在增材制造领域，获中国十大科技进展1项、中国智能制造十大科技进展1项、国家技术发明二等奖1项、科技进步二等奖各2项、省部级一等奖8项、国际发明专利奖4项、湖北省优秀专利奖1项、湖北省专利金奖1项、中国和湖北高校十大科技成果转化项目各1项，获发明专利40多项并实现了产业化。研究成果被国内外1000多家用户所采用，不但服务于我国，而且也出口美英德等国。

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文章信息

Jinliang Zhang, Bo Song, Chao Cai, Lijun Zhang, Yusheng Shi. Tailorable microstructure and mechanical properties of selective laser melted TiB/Ti–6Al–4V composite by heat treatment.Advanced Powder Material.https://doi.org/10.1016/j.apmate.2021.10.001

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