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Damage tolerance performance of high strength and toughness titanium alloys formed

 by additive manufacturing in aerospace: A review

增材制造在航空航天領域形成的高強度高韌性鈦合金的損傷容忍性能：綜述

作者信息：

Guozheng Liu ^a b, Qinyang Zhao ^c, Weiju Jia ^b, Yan Zhang ^a b, Shuo Song ^a b, Chengliang Mao ^b, 

Wei Zhou ^b, Siyuan Zhang ^b, Yongqing Zhao ^a b *

a School of Materials and Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China

b Northwest Institute for Nonferrous Metal Research, Xi'an 710016, China

c School of Materials and Engineering, Chang'an University, Xi'an 710064, China

https://doi.org/10.1016/j.revmat.2025.100003

文章介紹：

鈦合金因其卓越的耐腐蝕性、比強度和韌性而成為航空航天領域最廣泛應用的高性能結構合金。航空器鈦合金的工作條件極為嚴苛，常常導致磨損和斷裂等故障。為提升鈦合金在航空器中的安全性標準和使用壽命，對這些材料的安全性和性能要求也不斷提高。因此，具有高強度、高韌性、長使用壽命、高效能和高損傷容忍度的鈦合金材料設計標準，已成為當前討論的熱門話題。利用增材制造（AM）不僅能夠滿足航空領域對合金材料的性能要求，還能加速復雜組件的制造，從而降低成本和時間。分析其損傷容忍性能（DTP）能夠評估在初始裂紋或缺陷存在的情況下的使用壽命，從而確保使用過程中的安全性。

近年來，增材制造的快速發展促使了增材制造形成的高強度高韌性鈦合金（HSTTAs）研究的相應增長。研究者們已從單純關注材料的高強度或快速原型制造，轉向通過工藝優化來實現最佳的使用壽命和耐久性。然而，由于損傷容忍性能研究的巨大工作量，現有的DTP研究往往不夠全面或系統。本文首先介紹了高強度高韌性鈦合金的研究發展歷史，然后介紹了增材制造形成的高強度高韌性鈦合金的研究。基于當前的研究現狀，總結了調控和改善DTP的主要方法。最后，提出了對當代研究面臨的主要問題以及未來發展方向的個人看法。本文旨在為高強度高韌性鈦合金損傷容忍性能的研究提供啟發，這對提升材料結構安全性、優化設計和制造過程、促進技術創新和應用拓展具有重要意義。

中文摘要：
在航空航天領域，增材制造（AM）形成的高強度高韌性鈦合金（HSTTAs）主要用于制造復雜形狀的結構組件。這種材料能夠滿足組件的定制設計要求，提升材料消耗和生產效率，并降低成本和生產周期。隨著結構組件對安全性和穩定性的要求不斷提高，損傷容忍性能（DTP）已成為航空鈦合金設計的基準。本綜述首先介紹了高強度高韌性鈦合金的歷史發展，然后討論了增材制造形成的鈦合金相關研究。綜述涵蓋了增材制造形成的高強度高韌性鈦合金的損傷容忍性能的最新研究進展，詳細介紹了該合金的變形行為、斷裂韌性和疲勞裂紋擴展特性。本文還探討了提升增材制造高強度高韌性鈦合金損傷容忍性能的主要方法，包括工藝參數優化和熱處理。最后，本文指出了當前研究中存在的問題和未來的研究方向。研究增材制造形成的高強度高韌性鈦合金的損傷容忍性能可以提高材料的整體性能，確保結構完整性，同時促進增材制造技術的創新和發展。這為提升增材制造工藝和后處理工藝、優化性能及開發新型高損傷容忍鈦合金提供了參考意義。