Microstructural Strengthening and Plastic Degradation of Ti–6Al–4V Induced by Laser Ablation

Yu Zhang; Xianzhe Shi; Zhiqin Du; Yahui Yang; Xiaochuan Liu; Yulong Li; Jianghua Shen

doi:10.1007/s12540-023-01558-9

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저자정보: Yu Zhang (Northwestern Polytechnical University) Xianzhe Shi (Northwestern Polytechnical University) Zhiqin Du (Northwestern Polytechnical University) Yahui Yang (Northwestern Polytechnical University) Xiaochuan Liu (Aircraft Strength Research Institute of China) Yulong Li (Northwestern Polytechnical University) Jianghua Shen (Northwestern Polytechnical University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.30 No.4

발행연도: 2024.4

수록면: 895 - 908 (14page)

DOI: 10.1007/s12540-023-01558-9

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Laser weapons play an important role in the modern high-tech war. And such laser weapon is based on the principle of thermaldamage to 'burn' enemy equipment, such as missiles, drones, etc. To investigate the interaction mechanism between laserand common aerospace materials, the microstructure evolution and mechanical response of titanium alloys after laser ablationwere studied in detail. The results indicate that in addition to the laser-induced failure zone (ablation area), a significantlylarge heat-affected zone exists, where the microstructure and mechanical characteristics change. Along the radial directionof the ablation area, the microstructure evolves from coarse lamellar microstructure to needle-like α/α′ with β grain boundary,then to the bimodal microstructure of prior α and secondary α, and finally to the matrix that is mostly made of equiaxedα. Moreover, it is found that needle-like α, refinement grains and high oxygen content are the main reasons for the increaseof microhardness. And the oxygen content above the acceptable level and severe segregation of solute elements may be thereasons that finally lead to the indentation cracks. The findings may offer ideas for the design of defensive Ti alloys, as wellas the application in laser repair techniques.

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