摘要：在航空航天领域中，通过增材制造additive manufacturing (AM)形成的高强度和韧性钛合金high strength and toughness titanium alloys (HSTTAs)，主要用于制造复杂形状的结构部件。可以满足零部件
在航空航天领域中，通过增材制造additive manufacturing (AM)形成的高强度和韧性钛合金high strength and toughness titanium alloys (HSTTAs)，主要用于制造复杂形状的结构部件。可以满足零部件的定制设计要求，提高材料消耗和生产效率，降低成本和时间。随着结构部件安全性和稳定性需求的不断提高，损伤容限性能damage tolerance performance (DTP) 已成为航空用钛合金的设计基准。
近日，东北大学Guozheng Liu，赵永庆Yongqing Zhao等，在Review of Materials Research上发文，首先介绍了高强度和韧性钛合金HSTTAs的历史演变，然后讨论了增材制造AM形成的高强度和韧性钛合金HSTTAs相关研究。
还综述了近年来国内外对高速钢疲劳裂纹扩展行为的研究进展，详细介绍了高速钢的变形行为、断裂韧性和疲劳裂纹扩展特性。从工艺参数优化和热处理两个方面，探讨了提高增材制造AM法制备高强度和韧性钛合金HSTTA的损伤容限性能DTP主要途径。
最后，指出了目前研究中存在的问题和未来的研究方向。研究由增材制造AM形成高强度和韧性钛合金HSTTA的损伤容限性能DTP，可以提高材料的整体性能，保证结构的完整性，同时也可以促进增材制造AM的创新，推动技术进步。这对改进增材制造AM工艺和后处理工艺，优化性能，开发新型高损伤容限钛合金具有一定的参考意义。
Damage tolerance performance of high strength and toughness titanium alloys formed by additive manufacturing in aerospace: A review
航空航天领域，通过增材制造形成高强度和韧性钛合金的损伤容限性能：综述。
图1 高强度和韧性钛合金high strength and toughness titanium alloys，HSTTA的分布和结构。
图2. 钛合金的滑移系统。
图3. 不同激光功率下，断裂行为及变形原理示意图。
图4. 钛合金中的裂纹扩展。
图5. 90°制造方向时，疲劳裂纹扩展行为。
图6 等轴晶中，沿晶界的疲劳裂纹扩展Fatigue crack propagation，FCP。
图7. 晶体学α相取向、层状结构、活化滑移系、疲劳裂纹扩展FCP与TC4层状结构裂纹扩展基本过程的关系示意图。
图8. 使用R&S方法，由L-PBF形成的TC4合金中的组织转变。
图9. 在SLM形成的TC4合金中，随着孔隙率的增加，拉伸断口形貌和断层形貌。
图10: 原位轧制WAAM技术示意图。
图11. TA15与316L（0，1，3，5，7，9wt%）的EBSD图像。
图12.在布里奇曼炉的基础上，改进了超导磁环，设计了HMF-HT装置。
图13. HT2试样中的疲劳裂纹扩展FCP。
图14 疲劳裂纹扩展FCP升级及对相关增材制造AM技术的启示。
图15 在增材制造AM中，各种钛合金占比。
文献链接
本文译自Review of Materials Research
长三角G60激光联盟陈长军转载
热忱欢迎参加我们在2025年5-27-29日举办的两机展和激光在两机（飞机发动机和燃气轮机）及低空经济中的应用大会
来源：江苏激光联盟