电阻热熔界面增材制造TA7/TA15异质钛合金层状材料的优异强韧平衡性能研究

针对航空航天领域对兼具高强度与高塑性的钛合金需求，研究人员采用电阻热熔界面(RTFI)增材制造技术成功制备TA7/TA15异质钛合金层状构件。通过精确控制电流与送丝速率实现36μm梯度过渡界面，获得抗拉强度1080MPa、延伸率13.83%的优异综合性能，为航空航天薄壁构件制造提供新思路。

　　

钛合金作为航空航天领域的"太空金属"，其高比强度、优异耐腐蚀性和焊接性能一直备受青睐。然而传统钛合金存在难以调和的矛盾：TA7（Ti-5Al-2.5Sn）虽具高塑性但强度不足，TA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）虽强度突出却塑性欠佳。更棘手的是，传统铸造、锻造工艺难以制备复杂几何构件，而激光粉末床熔融(L-PBF)等增材技术又面临残余缺陷、马氏体脆性等问题，往往需要复杂后处理改善性能。

西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室的研究人员创新性地采用电阻热熔界面(RTFI)增材制造技术，通过交替堆叠TA7/TA15扁平丝材并精确控制工艺参数，成功制备出界面完美融合的层状异质钛合金构件。相关成果发表在《Materials Science and Engineering: A》上。

研究团队主要运用三项关键技术：1）定制化TA7/TA15扁平丝材（1240μm×1050μm）的精密轧制；2）基于接触电阻热效应的界面熔融控制技术，实现36μm梯度过渡区；3）复合强度理论结合有限元分析的材料设计方法。

【Sample preparation】
采用冷轧工艺制备的TA7/TA15扁平丝材作为原料，其Al、Sn等元素含量符合GB/T 3620.1标准。通过能谱(EDS)分析确认丝材成分梯度分布。

【Forming process and characteristics】
RTFI技术通过精确控制电流（200-300A）和送丝速率（2-3m/min），使界面产生接触电阻热而局部熔融，内部丝材保持未熔状态。X射线断层扫描显示界面无气孔、未熔合等缺陷，过渡区呈现Al、Sn等元素的梯度分布特征。

【Conclusion】
该研究实现了三大突破：1）首次获得抗拉强度1080MPa与延伸率13.83%协同提升的TA7/TA15层状材料；2）揭示界面梯度过渡是强韧协同的关键机制；3）建立电阻热熔-复合强化的工艺理论模型。这项技术为航空发动机叶片、燃料贮箱等薄壁构件的性能优化开辟了新途径，其"局部熔融-整体成形"的理念对多材料增材制造具有普适性指导意义。