TiN/A100复合材料的激光粉末床熔融技术：微观结构与强化机制

《Materials Advances》：Laser powder bed fusion of TiN/A100 composite: Microstructure and strengthening mechanism

采用声学共振涂层技术在AerMet100粉末表面沉积纳米TiN颗粒，通过激光粉末床熔融制备TiN/A100复合材料，系统研究微观结构演变与力学性能关系，发现纳米TiN促进奥氏体向马氏体相变并细化晶粒，通过TEM分析揭示位错塞积与残余应力共同诱导的双轴剪切强化机制。

　　

Jiahao Liu|Jiazhe Fu|Yaochun Zhou|Yanwen Liang|Linhai Fan|Hongfa Zhang|Zihang Wang|Jingyan Lv|Jie Liu

南京理工大学材料科学与工程学院，中国南京210094

摘要

本研究采用声共振涂层技术在AerMet100粉末表面沉积纳米TiN颗粒，随后利用激光粉末床熔融（LPBF）工艺制备了TiN/AerMet100（TiN/A100）复合材料。系统分析了TiN/A100复合材料的微观结构演变以及纳米第二相对其力学性能的影响，并深入探讨了其强化机制。结果表明，添加纳米TiN颗粒提高了材料的抗拉强度，但降低了其抗拉韧性。微观结构观察发现，纳米TiN颗粒促进了材料内部奥氏体向马氏体的转变，并有助于晶粒细化强化。通过透射电子显微镜（TEM）分析了TiN/A100复合材料的强化机制。研究发现，第二相纳米颗粒对位错的钉扎作用导致了位错堆积，进而引发了应力集中。同时，由于第二相与基体之间的热膨胀系数（CTE）不匹配，产生了残余应力。这些局部应力的共同作用超过了奥氏体的临界解理剪切应力，从而引发了孪晶剪切，促进了奥氏体向马氏体的转变。