Effect of laser power variation on microstructure and properties of selective laser melting coating deposited on TC4 titanium alloy.

چکیده اصلی

The surface properties of aviation titanium alloy directly affect its service safety and reliability, and high-performance coating are essential for its practical application. However, existing studies lack clear guidance on laser power parameters for preparing high-quality TiAl coating on titanium alloy substrates, leaving a research gap in optimizing coating quality and performance. To fill this gap, this work used selective laser melting (SLM) to fabricate TiAl coating on titanium alloy substrates, focusing on the influence of laser power (350-380 W) on coating microstructure, phase composition, elemental distribution and microhardness. SEM, XRD and EDS characterizations were used for systematic analysis. The results show that laser power is the key factor determining coating quality. Severe longitudinal cracks appeared at 350 W and 360 W, leading to poor interfacial bonding and potential coating peeling. The optimal laser power was 370 W, achieving good metallurgical bonding without obvious defects. New Ti5Al11 and Al2Sc phases were formed with a controlled Al/Ti weight ratio of 1:1.8, and the coating reached the highest microhardness of 641.9 HV0.2. Excessively high power (380 W) caused numerous cracks and reduced coating performance. This research provides certain technical references and theoretical support for the preparation of TiAl coating on the surface of aerospace titanium alloys.

ترجمه فارسی چکیده

خواص سطحی آلیاژ تیتانیوم هوافضایی مستقیماً بر ایمنی و قابلیت اطمینان عملکرد آن تأثیر می‌گذارد و پوشش‌های با عملکرد بالا برای کاربرد عملی ضروری هستند. با این حال، مطالعات موجود راهنمایی شفافی برای پارامترهای توان لیزر در تهیه پوشش TiAl با کیفیت بالا بر روی زیرلایه‌های تیتانیوم ندارند که شکاف تحقیقاتی در بهینه‌سازی کیفیت و عملکرد پوشش را ایجاد می‌کند. برای پر کردن این خلاء، این کار از فرآیند ذوب لیزر انتخابی (SLM) برای ساخت پوشش TiAl بر روی زیرلایه‌های تیتانیوم استفاده کرد و بر تأثیر توان لیزر (350-380 وات) بر ساختار میکرو، ترکیب فازی، توزیع عناصر و سختی میکرو تمرکز داشت. ویژگی‌سازی با SEM، XRD و EDS برای تحلیل سیستماتیک انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که توان لیزر عامل کلیدی تعیین‌کننده کیفیت پوشش است. ترک‌های طولی شدید در 350 و 360 وات ظاهر شد که منجر به اتصال ضعیف بین‌سطحی و پوسته‌پوسته شدن بالقوه پوشش شد. توان لیزر بهینه 370 وات بود که اتصال متالورژیک خوبی بدون عیب‌های آشکار ایجاد کرد. فازهای جدید Ti5Al11 و Al2Sc با نسبت وزنی Al/Ti کنترل‌شده 1:1.8 تشکیل شدند و پوشش به بالاترین سختی میکرو 641.9 HV0.2 رسید. توان بیش از حد (380 وات) باعث ایجاد ترک‌های متعدد و کاهش عملکرد پوشش شد. این تحقیق مرجع‌های فنی و پشتیبانی نظری مشخصی برای تهیه پوشش TiAl بر روی سطح آلیاژهای تیتانیوم هوافضایی ارائه می‌دهد.

متن کامل اصلی