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领域形成的高强度高韧性钛合金的损伤容忍性能：综述

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

文章介绍：

钛合金因其卓越的耐腐蚀性、比强度和韧性而成为航空航天领域最广泛应用的高性能结构合金。航空器钛合金的工作条件极为严苛，常常导致磨损和断裂等故障。为提升钛合金在航空器中的安全性标准和使用寿命，对这些材料的安全性和性能要求也不断提高。因此，具有高强度、高韧性、长使用寿命、高效能和高损伤容忍度的钛合金材料设计标准，已成为当前讨论的热门话题。利用增材制造（AM）不仅能够满足航空领域对合金材料的性能要求，还能加速复杂组件的制造，从而降低成本和时间。分析其损伤容忍性能（DTP）能够评估在初始裂纹或缺陷存在的情况下的使用寿命，从而确保使用过程中的安全性。

近年来，增材制造的快速发展促使了增材制造形成的高强度高韧性钛合金（HSTTAs）研究的相应增长。研究者们已从单纯关注材料的高强度或快速原型制造，转向通过工艺优化来实现最佳的使用寿命和耐久性。然而，由于损伤容忍性能研究的巨大工作量，现有的DTP研究往往不够全面或系统。本文首先介绍了高强度高韧性钛合金的研究发展历史，然后介绍了增材制造形成的高强度高韧性钛合金的研究。基于当前的研究现状，总结了调控和改善DTP的主要方法。最后，提出了对当代研究面临的主要问题以及未来发展方向的个人看法。本文旨在为高强度高韧性钛合金损伤容忍性能的研究提供启发，这对提升材料结构安全性、优化设计和制造过程、促进技术创新和应用拓展具有重要意义。

中文摘要：
在航空航天领域，增材制造（AM）形成的高强度高韧性钛合金（HSTTAs）主要用于制造复杂形状的结构组件。这种材料能够满足组件的定制设计要求，提升材料消耗和生产效率，并降低成本和生产周期。随着结构组件对安全性和稳定性的要求不断提高，损伤容忍性能（DTP）已成为航空钛合金设计的基准。本综述首先介绍了高强度高韧性钛合金的历史发展，然后讨论了增材制造形成的钛合金相关研究。综述涵盖了增材制造形成的高强度高韧性钛合金的损伤容忍性能的最新研究进展，详细介绍了该合金的变形行为、断裂韧性和疲劳裂纹扩展特性。本文还探讨了提升增材制造高强度高韧性钛合金损伤容忍性能的主要方法，包括工艺参数优化和热处理。最后，本文指出了当前研究中存在的问题和未来的研究方向。研究增材制造形成的高强度高韧性钛合金的损伤容忍性能可以提高材料的整体性能，确保结构完整性，同时促进增材制造技术的创新和发展。这为提升增材制造工艺和后处理工艺、优化性能及开发新型高损伤容忍钛合金提供了参考意义。