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　　近年来，正在航空航天、医疗或赛车等加倍重视和平题目的行使范畴，人们对增材修设的5/23级钛合金（Ti6Al4V）实行了大批咨询劳动。轻量化策画让和平裕度低重，于是对质料的高疲乏强度和临盆流程安谧性出现了更高需求，如许才气担保刻板质料机能的准则偏向很是低。

　　由Quintus Technologies开垦的高压热统治（HPHT）时间，将守旧的HIP轮回与集成的后续惰性气体淬火轮回相团结，看待正在精简、速捷和庄重的临盆流程中极大限制地进步增材修设钛合金Ti6Al4V的疲乏强度具有极大上风。

　　高压热统治后统治首要网罗热等静压（HIP）、热统治（HT）和外外统治，这一统治措施是担保临盆流程安谧性不行欠缺的一一面，该当按照特定合金的类型实行调理。看待钛合金Ti6Al4V如许一种被遍及应用和咨询的合金来说，这一统治会显得特别有益。

　　因为少许继承疲乏载荷的高机能质料的枢纽部件，对证地和临盆操纵都有着极高的请求，而增材修设便是目下告终仿生轻量化策画的一项日趋厉重的时间。运用增材修设（AM）工艺簇新的微观构制，并采用锻件或铸件已知的成熟热统治形式，也是一种较为簇新的统治形式。

　　本文将会讲述高压热统治对钛合金疲乏强度的影响，以及正在高机能范畴的实质行使案例。

　　与锻制等守旧形式临盆的部件比拟，增材修设的部件的刻板机能，分外是抗疲乏机能普通较低。因为逐层聚积的流程会产发怒孔、未熔合粉块、微裂纹和剩余应力，这些缺陷会惹起应力纠集，并举动裂纹萌生点，对疲乏机能和延展性都市形成晦气影响。

　　近年来，很众学者（如[4]）已咨询并外明了应用热等静压（HIP）时间能胜利扫除L-PBF Ti6Al4V质料的内部缺陷，并胜利进步疲乏强度。看待L-PBF Ti6Al4V质料，遍及应用的热等静压参数为920C，100MPa和2小时的保温保压时光，这相符ASTM F2924-14的典范，能够牢靠地将N=106时的许用应力幅值从小于400MPa大幅进步到大于600MPa（睹图3）。

　　这些工艺参数开初是为钛铸件的孔洞和缩小的热等静压致密化而开垦的，与L-PBF质料比拟，钛铸件的固结构制通常更接衡态，L-PBF质料正在高温统治下的软化比铸件更光鲜。

　　咨询阐明，L-PBF工艺临盆的Ti6Al4V质料正在任何一种高温统治后，其静态强度均光鲜低落[4]。这是因为正在“打印”条目下极速冷却的微观构制的亚稳态。原位冷速为104-106 K/s [5]，这会导致马氏体一律变动为相。尽量有些作家报道了Ti6Al4V的Mf 温度低于室温，但正在J. Mezzetta [6]的XRD测验中，正在“打印”状况下，并没有挖掘残留的相（图4）。

　　G. Ltjering等人[7]夸大了全片层构制中团簇尺寸和片层宽度等特点对冷却速度的依赖性，以及它们对强度（Rp0.2, UTS），延展性（F）和HCF强度的厉重性。他描画了马氏体瓦解肇端温度为700 - 850C。这与普通报道中质料从打印条目下的降服强度牺牲相闭[8]：

　　Quintus与协作伙伴[8,9]沿途开垦、评估并告终了一种新型低温HIP轮回，该轮回针对很是渺小的“打印”的L-PBF Ti6Al4V微观构制实行了优化。其根本观点是通过尽恐怕低重HIP温度来告终极大水平的低重高温软化，并通过增添压力来储积温度的低重。

　　T.Kosonen [8]外明，这种新的低温HIP工艺能够告终与正在800C（950MPa）高温下实行应力开释统治大致相似的降服强度，但团结缺陷致密化后随之而来的是高周疲乏抗性（HCF）。正在应力幅值为750MPa的测试中挖掘[1]，经820C的低温HIP工艺统治后，L-PBF Ti6Al4V正在N=107时的高周疲乏抗性均抵达了外面最大值790MPa，但裕值很窄。

　　固然缺乏测验证据，但从图5a和图5b的对照能够看出，压力从100MPa升到200MPa，不只为了告终孔隙的一律致密化，储积了温度从920C降到800C；况且按照勒夏特列道理，相较于bcc构造的相，安谧了更众的体积的更小的hcp 相，从而有助于正在HIP流程中仍旧渺小的层状构制。

　　有时也会无法胜利实行低温HIP，比如类型缺陷或最大缺陷尺寸大于300m [13]时。这不只正在铸件中是如斯，正在应用所谓的“高速”构修参数时也是如斯。D. Herzog挖掘当采用高速打印工艺时，当体积能量节减胜过1.7倍，“打印”的密度有明显低落，并伴跟着缺陷的巨细从100m跳到数百微米[14]，这使低温HIP工艺不行一律致密化。

　　针对这类行使，Quintus开垦了高压热统治（HPHT）工艺，实际上是正在HIP炉中参加高压气淬（HPGQ）安装。HPHT与守旧的HPGQ的区别正在于氩冷却气体正在大约1500bar和15bar时的密度、速率、热容和热导率有所分歧。简化对流换热系数与冷却气体的Prandtl和Reynolds数的闭系干系（如Wakao或Gnielinski相闭式），能够以为HPHT下的冷却气体密度约是HPGQ的100倍，而（强制对流冷却气流）气体速率则相反。

　　HPHT（HIP+STA）工艺能通过两种抵消的硬化机制来储积普通HIP温度范畴正在895-955C时因为马氏体瓦解和初生片层粗化惹起的质料软化：

　　▶ 氧正在规格上限（普通为2000 g/g）或以大将导致更高的溶质拖拽以及更安谧的2析出[18]。（于是AG九游会，2析出硬化不会或仅正在很小水平上产生正在23级钛中。）

　　大约有12个Ti6Al4V制成的插件正在F1赛车的CFP“三明治”底盘上的分歧的传力点处层叠正在沿途（图 8）。正在底盘前段，它们传达来自轨道和吊挂臂以及全盘来自前扰流板的氛围动力带来的全盘的力、扭矩、振动和袭击。它们还将正面碰撞带来的力从正面碰撞构造传送事实盘。

　　正在底盘后段，它们对汽车的纵向和横向刚度至闭厉重，传达底盘和唆使机支架之间的全盘相联力、扭矩、振动和袭击。

　　索伯工程公司（Sauber-Engineering）从头策画了L-PBF的Ti6Al4V底盘插件，每个插件可俭约几百克的重量，这对汽车的机能有着宏伟的影响。因为极轻的策画，这些插件的横截面很是薄，约为1mm，这使得它们很是适合增材修设，但也容易受到质料缺陷的影响。

　　于是，为了最大限制地进步强度和抗疲乏机能，它们的外外正在HPHT（HIP+STA）后原委玻璃珠喷丸统治。图3供应了疲乏强度数据，图9a、9b供应了HPHT前后NDT/CT 缺陷显示的斗劲。

　　策画职员指定了相对适中的断裂伸长率（F 7%），这即是为什么底盘插件原委HPHT （HIP+STA）热统治，降服强度Rp0.2远高于950 MPa的源由。意思的是，这些底盘插件优秀了轻量化策画的增材修设部件的衰弱性和他们优越的增材修设可行性（外1）。

　　外1：Ti6Al4V L-PBF底盘插件轻量化策画的衰弱性和增材修设可行性

　　◉ 为了致密1-2mm的大孔（这会产生正在L-PBF高速构修时），并最大化降服强度（Rp0.2 1000MPa），可将优秀的高压热统治（HPHT = HIP+STA）胜利行使于高机能AM零件。

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