机械工程学报

作者：张家豪, 王磊磊, 张彦霄, 黎一帆, 王晓明, 占小红

单位：1. 南京航空航天大学材料科学与技术学院 南京 211106;2. 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室 北京 100072

关键词：功能梯度材料,激光熔化沉积,金属/陶瓷,微观组织,力学性能；

基金：民用航天技术预先研究资助项目(D020304)。

功能梯度材料(Functionally graded material，FGM)具有定制的化学成分或微观结构，使其能满足多维苛刻环境下的服役需求，可应用于航天零部件、发动机涡轮叶片等零部件。激光熔化沉积工艺(Laser melting deposition，LMD)通过粉末供给进行逐层熔化凝固制造，是一种动态混合多种材料从而改变三维体积内微观结构的新方法。基于LMD工艺制备TiC陶瓷和TC4钛合金功能梯度材料，并采用扫描电镜、电子背散射衍射和拉伸试验对微观组织和力学性能进行表征。结果表明：不同梯度层的物相组成均为TiC、α-Ti和β-Ti，物相种类随TiC含量变化不大。FGM从顶部至底部TiC的形态依次为粗大的枝状晶+未熔TiC、颗粒状初生TiC+不发达枝状晶、链状TiC+颗粒状TiC+短棒TiC。随着梯度的增加，FGM的强度先变高再变低，而断后伸长率一直呈下降趋势，裂纹优先在枝状晶和未溶TiC相中形成并扩展。原位生成的TiC对提高材料强度具有更大的贡献，强化机制以细晶强化和载荷传递强化为主。

来源：2024年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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