Y2O3改性的TA15钛合金的增材制造：在室温和高温下均表现出优异的机械性能

双相钛合金热塑性优化：通过Y?O?纳米颗粒调控TA15合金的微观结构与力学性能

　　

摘要

在关键应用中确保结构完整性需要优化选择性激光熔化（SLM）TA15合金的性能，使其能够在室温到高温范围内使用，这要求协同提升其热机械稳定性和微观结构的可靠性。本文介绍了一种利用SLM技术制备具有热适应性力学性能的Y₂O₃改性TA15合金的方法。系统研究表明，在TA15-xY₂O₃合金中形成了双模态的Y₂O₃纳米颗粒：初级Y₂O₃在液相冷却过程中形成；次级Y₂O₃从α'和β相中析出，同时保持与基体的取向关系\([100]_{\text{Y}_{2}\text{O}_3} // [2 \bar{1}\bar{1}0]_{\alpha}\), \((0\bar{4}0)_{\text{Y}_{2}\text{O}_{3}}//(0\bar{1}10)_{\alpha}\)。通过协同促进成核和抑制生长（热循环、退火处理），α晶粒尺寸从1.183微米细化至0.487微米。在室温下，0.1 wt%的Y₂O₃通过细化晶粒和弥散强化作用，显著改善了合金的强度-塑性平衡（极限抗拉强度（UTS）提高了14.7%，达到1097 MPa，伸长率（EL）提高了11.4%）。然而，过量的Y₂O₃会破坏β相并产生α/β相界面空洞，但反而通过增强位错与Y₂O₃之间的相互作用，在高温下使抗拉强度提高了18.5%（达到749 MPa）。这种成分依赖性的转变与Y₂O₃对α、β相稳定性的改善有关，为特定温度下的钛合金设计提供了一种双相优化方法。

图形摘要