精密成形工程

作者：董阳平, 赵枢明, 朱金玉, 张会华, 赵文天, 马国楠, 庄辛鹏, 孙预麟, 杨鹏伟, 张群, 樊子煜, 钟亮, 杨广, 鲁仁义, 曹磊, 马志远, 王峰

单位：中国兵器科学研究院宁波分院 激光增材制造中心,浙江 宁波 315103

关键词：Ti6Al4V合金,Y2O3,激光粉末床熔融,增材制造,微观组织,力学性能

基金：内蒙古自治区自然科学基金（2024QN05002）

目的 针对Ti6Al4V合金在激光粉末床熔融（PBF-LB）过程中力学性能不足的问题,引入稀土氧化物Y2O3改善其性能。方法 采用机械球磨法制备不同Y2O3含量的Ti6Al4V复合粉末,并通过PBF-LB技术成形合金件。利用扫描电镜、X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜等手段,系统分析了复合粉末及成形合金的微观结构、物相与元素分布;通过室温拉伸试验评估力学性能,并结合断口分析结果探究断裂机制。结果 Y2O3在球磨后均匀附着于Ti6Al4V粉末表面。在PBF-LB成形过程中,Y2O3的引入显著细化了原始β晶粒和α/α'马氏体尺寸,并以纳米尺度的形式弥散分布在基体中,与α-Ti基体呈半共格关系。当Y2O3的质量分数为0.2%时,合金抗拉强度和屈服强度分别提高至1 331 MPa和1 208 MPa;但当Y2O3的质量分数增至0.3%时塑性下降。断口形貌由韧性韧窝逐渐转变为以解理面为主的脆性断裂。结论 添加0.2%（质量分数）Y2O3能够细化原始β晶粒与α/α'马氏体组织,并通过纳米级Y2O3颗粒实现弥散强化。然而,当Y2O3质量分数增加至0.3%时,稀土氧化物颗粒发生团聚,引起局部应力集中,导致材料塑性严重下降。该研究为稀土氧化物在增材制造钛合金中的定量化改性提供了理论与实验依据。

来源：2026年第2期

《精密成形工程》期刊编辑部

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