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脉冲激光表面处理Ti-6Al-4V薄板的显微组织与硬度特征及关联性研究

DOI：10.1016/j.jallcom.2020.154243 期刊：Journal of Alloys and Compounds 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 一块热轧Ti64（Tie6Ale4V）钛合金板材采用两种不同功率（100W和200W）的脉冲激光进行表面处理，系统研究了激光表面处理（LST）前后的微观组织特征与硬度变化。结果表明：两种功率处理后均形成两个具有显著差异的改性区域——靠近激光束中心的熔化区（MZ），完全由细小马氏体板条构成，其内部密集分布着{10e11}纳米孪晶；远离激光束中心的热影响区（HAZ），包含短棒状β相粒子、马氏体板条及未转变的α基体晶粒的混合结构。硬度测试显示LST后钛合金板材硬度显著提升（尤其在MZ区）。深入分析表明：MZ区硬度提高源于晶粒细化、纳米孪晶存在及合金元素固溶作用的共同贡献，而HAZ区硬化仅来自细小板条结构的结构细化效应。对比两个LST试样发现，将激光功率从100W提升至200W能有效扩大激光改性区（包括MZ和HAZ）并同步细化板条结构，从而进一步增加强度。
作者： Jiahong Dai，Tingting Wang，Linjiang Chai，Xing Hu，Ling Zhang，Ning Guo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究Ti-6Al-4V薄板在两种不同功率（100和200 W）脉冲激光表面处理（LST）前后的微观结构特征与硬度变化，并探究硬度变化的机理。

研究成果

激光表面处理（LST）通过晶粒细化、纳米孪晶形成及合金元素固溶作用，显著提升了Ti-64钛板表面硬度，熔池区（MZ）的改善尤为明显。将激光功率从100瓦提升至200瓦有效扩大了激光作用区域并细化了板层结构，从而进一步提高了硬度。

研究不足

该研究聚焦于脉冲激光表面处理对Ti-6Al-4V钛合金板材微观结构和硬度变化的影响，未探讨其他表面改性方法或不同合金成分的作用。

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