proprietățile la oboseală ale aliajului de titan GR5 fabricat aditiv pe baza diferitelor metode de post-procesare
Diferite metode de post-procesare, cum ar fi tratamentul termic (HT), presarea izostatică la cald (HIP), modificarea suprafeței cu laser etc., sunt adesea folosite pentru a îmbunătăți performanța pieselor fabricate aditiv. Au existat unele studii care au încercat să optimizeze și să studieze efectele diferitelor metode de post-procesare asupra proprietăților la oboseală ale aliajelor fabricate aditiv. Cu toate acestea, nu este clar care sunt principalii factori care afectează performanța la oboseală a aliajelor de titan fabricate aditiv, așa că nu a fost încă determinată o metodă optimă de post-procesare pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală a aliajelor de titan fabricate aditiv. În plus, efectul aplicării tratamentului termic înainte de tratamentul HIP asupra îmbunătățirii rezistenței la oboseală, în special pentru aliajul Ti-6Al{-4V, a fost cu greu explorat.
Acest articol studiază și compară proprietățile de întindere și oboseală ale aliajului Ti-6Al{-4V preparat prin metoda de topire selectivă cu laser pe strat de pulbere în starea inițială, starea de tratament termic și starea de presare izostatică la cald. Completați golurile de cercetare în acest domeniu.
Aliajul Ti-6Al{-4V de stare inițială obținut prin imprimare 3D are cea mai mare limită de curgere, rezistență la tracțiune și duritate; aliajul Ti-6Al{-4V în condiții de prelucrare a mașinii de tratare termică prin presare izostatică la cald (HT+HIP+M) este mai puternic din punct de vedere al rezistenței. Scăzut, dar are cea mai mare ductilitate. Acest lucru se datorează îngroșării șipcii și descompunerii structurii martensitei și reducerii densității de dislocare a limitei de fază în timpul tratamentului termic. Datele specifice de rezistență statică și ductilitate la tracțiune sunt prezentate în Tabelul 1.
Tabelul 1 Rezultate de rezistență statică și proprietăți la tracțiune obținute prin diferite metode de post-procesare ale aliajelor de titan fabricate aditiv. AB reprezintă starea inițială, HT reprezintă starea după tratamentul termic la 850 de grade timp de 2 ore, iar HIP reprezintă starea menținută la 920 de grade și 120 MPa timp de 2 ore.
Figura 1 Microstructura aliajului de titan fabricat aditiv în diferite condiții de post-procesare. (a) AB: stare inițială (b) HT: 850 de grade timp de 2 ore; (c) Șold: 920 de grade, 120 MPa timp de 2 ore; (d) starea HT + HIP. Direcția marcată în partea dreaptă a figurii este direcția de stivuire a materialului la imprimare.
Figura 1 prezintă microstructura aliajelor de titan fabricate aditiv în diferite stări de post-procesare. Această imagine este o imagine retroîmprăștiată luată la microscop electronic. În această imagine, faza cu contrast alb este faza, iar faza cu contrast negru și gri este faza. Caracteristicile microstructurale unice ale aliajelor de titan imprimate sunt marcate în figură, inclusiv granițele fazei originale și structura Widmanstatten. Rezultatele din Figura 2 arată rezultatele testului TEM în diferite condiții de post-procesare.
Figura 2 Rezultatele observației TEM ale Ti-6Al{-4V fabricate aditiv în diferite stări de post-procesare și stări inițiale. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Tratamentul termic, adică condițiile HT+HIP, a fost aplicat înainte de presarea izostatică la cald, iar apoi suprafața probei a fost lustruită (HT + HIP + M). S-a constatat că rezistența la oboseală a Ti-6Al{-4V a fost îmbunătățită semnificativ în această condiție, în comparație cu Starea inițială a fost îmbunătățită de aproape 5 ori, în timp ce numai tratamentul termic a crescut rezistența la oboseală cu aproape De 3 ori fata de starea initiala. Curba SN specifică este prezentată în Figura 3.
Figura 3 Curbele SN în diferite condiții de post-procesare. Metoda specifică de post-procesare este prezentată în legenda din colțul din dreapta sus al figurii. Printre acestea, M înseamnă că suprafața eșantionului este lustruită, iar niciun M înseamnă că suprafața eșantionului este în starea după finalizarea tipăririi.
Tratamentul termic (HT) și presarea izostatică la cald (HIP) duc la modificări ale microstructurii din aliajul Ti-6Al{-4V fabricat aditiv. După tratamentul termic, structura metastabilă aciculară ′ martensită se descompune în structură lamelară +, iar grosimea lamelelor crește treptat pe măsură ce temperatura tratamentului termic crește. Tratamentul HT îmbunătățește rezistența la oboseală în comparație cu starea AB, în principal din cauza obstrucției coloniilor (grupuri de cristale cu orientare similară a granulelor) în structura + lamelară și a tensiunii reziduale de tracțiune introduse de procesul de imprimare 3D. relaxare. Motivul pentru care tratamentul HIP îmbunătățește rezistența la oboseală nu sunt doar cele două puncte menționate în starea HT, ci promovează și eliminarea defectelor din material. Rezultatele testului μCT cu raze X specifice sunt prezentate în Figura 4 de mai jos.
Figura 4 Reprezentări tridimensionale de reconstrucție a defectelor interne în diferite stări de post-procesare. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Informații despre citarea hârtiei:
Bhandari L, Gaur V. Diferite metode de post-procesare pentru a îmbunătăți proprietățile la oboseală ale aliajului Ti-6Al{-4V[J] construit aditiv. Jurnalul Internațional de Oboseală, 2023: 107850.
