定向能量千里积技艺制造航空航天TiC/Ti6Al4V梯度材料，该材料在烧蚀测试中发扬出优异的热阻性能，果然莫得质地损构怨烧蚀坑，里面结构郑重
摘要：
可重复使用的遨游器需要具有高强度和耐热性的热督察结构，以便在地球和天外之间反复遨游。南京航空航天大学占小红教诲团队通过定向能量千里积（DED）酌量和制造了TiC/Ti6Al4V梯度材料的各式过渡模式，然后进行了烧蚀磨练以模拟使用环境。与Ti6Al4V钛合金比较，TiC/Ti6Al4V梯度材料果然莫得质地亏本或烧蚀坑，标明耐热性权贵培植。
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原文集中:https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.173
扣问布景
扣问问题：本文探讨了通过定向能量千里积（DED）技艺制造TiC/Ti6Al4V梯度材料的热阻性能，以得志航天器在再入大气层历程中对高强度和耐热性的严格要求。
扣问难点：Ti6Al4V钛合金在极点环境下的诳骗受到其熔点和热阻不及的边界，而TiC陶瓷材料天然具有高熔点和广泛的刚度，但在制造历程中可能因热特色各异而导致热应力和裂纹的产生。
症论断点：
选定了定向能量千里积（DED）技艺制造TiC/Ti6Al4V梯度材料，展示了较高的热抗性和优良的微不雅结构郑重性，符合于极点环境诳骗。
选定梯渡过渡模式的TiC/Ti6Al4V梯度材料在热阻方面发扬出权贵改善，果然莫得质地损构怨烧蚀坑。
通过逼迫TiC和Ti6Al4V的比例，轻率有用改善材料的热导率和界面热阻。
扣问收尾标明，TiC颗粒的漫衍和尺寸对材料的热阻性能有权贵影响。
关系责任：已有扣问通过不同要道制造TiC/Ti6Al4V梯度材料，但对其热阻性能的扣问相对较少。本文通过DED技艺的诳骗，弥补了这一扣问空缺。
扣问要道
本文的扣问要道主要包括材料的选拔、梯度结构酌量、DED工艺以及微不雅结构表征等方面：
材料选拔：使用Ti6Al4V钛合金粉末和TiC陶瓷粉末进行夹杂，粉末阵势如图1所示。
图 1. 用于DED践诺的粉末阵势：Ti6Al4V粉末，(b) TiC粉末，(c) TiC和Ti6Al4V夹杂粉末
梯度结构酌量：酌量了五种不同的梯渡过渡模式，包括均匀梯度和非均匀梯度，具体如图2所示。
图 2. 不同梯渡过渡模式下的TiC/Ti6Al4V梯度材料：(a) 均匀梯渡过渡；(b) 非均匀梯渡过渡；(c) 非均匀轮回梯渡过渡；(d) DED表现图；(e) 烧蚀测试样品尺寸；(f) 烧蚀测试表现图
DED工艺：通过逼迫Ti6Al4V粉末和TiC/Ti6Al4V夹杂粉末的供给速率，确保材料的均匀构成。DED践诺的参数缔造为激光功率1400 W，扫描速率10 mm/s，重迭率50%。践诺收尾标明，名义酿成广泛，未出现彰着劣势。
微不雅结构表征：选定扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）对材料的微不雅结构进行分析，揭示了TiC颗粒在不同区域的漫衍情况。
践诺酌量
践诺酌量的细节包括样本选拔、践诺缔造及参数等：
样本选拔：使用Ti6Al4V钛合金板动作基材，经过抛光和清洗以确保名义光滑。
践诺缔造：进行烧蚀测试以模拟材料在极点条款下的发扬。烧蚀样本的厚度为10 mm，温度设定为1600°C，测试时辰为200秒。
参数成立：阐发不同的TiC质地分数，调治Ti6Al4V粉末和夹杂粉末的供给速率。
数据相聚：通过X射线衍射（XRD）分析材料的相构成，确保材料在烧蚀历程中的化学反映获取有用监测。
收尾与分析
本文的践诺收尾线路，TiC/Ti6Al4V梯度材料在烧蚀测试中发扬出优异的热阻性能：
烧蚀性能：烧蚀测试后，TiC/Ti6Al4V梯度材料的后面温度变化如图3(a)所示，Ti6Al4V样本的温度达到742°C，而梯度材料的温度彰着裁汰。
图 7. 微不雅结构对TiC/Ti6Al4V梯度材料名义耐热性的影响：Ti6Al4V钛合金的烧蚀历程；(b) TiC/Ti6Al4V梯度材料的烧蚀历程
收尾标明，TiC/Ti6Al4V梯度材料的质地烧蚀率和线性烧蚀率均低于0.5 mg/s和0.2 μm/s，线路出广泛的热阻性能。
微不雅结构分析：烧蚀测试后，Ti6Al4V样本名义出现了权贵的宏不雅裂纹，而TiC/Ti6Al4V梯度材料仅出现眇小的烧蚀微裂纹，里面结构保抓郑重。
XRD收尾：XRD测试收尾线路，TiC/Ti6Al4V梯度材料在烧蚀历程中发生了利害的氧化反映，生成了无数TiO2。
热阻机制分析：TiC颗粒的漫衍和尺寸对热阻性能有权贵影响。跟着TiC含量的增多开云kaiyun官方网站，材料的热导率和界面热阻均有所改善，但过高的TiC含量可能导致颗粒集中，裁汰合座热阻效果。