sifat kelesuan aloi titanium GR5 buatan tambahan berdasarkan kaedah pasca pemprosesan yang berbeza

Kaedah pasca pemprosesan yang berbeza, seperti rawatan haba (HT), penekanan isostatik panas (HIP), pengubahsuaian permukaan laser, dan lain-lain, sering digunakan untuk meningkatkan prestasi bahagian yang dibuat secara tambahan. Terdapat beberapa kajian yang cuba mengoptimumkan dan mengkaji kesan kaedah pasca pemprosesan yang berbeza terhadap sifat kelesuan aloi yang dibuat secara tambahan. Walau bagaimanapun, adalah tidak jelas apakah faktor utama yang mempengaruhi prestasi kelesuan aloi titanium buatan tambahan, jadi kaedah pasca pemprosesan yang optimum untuk meningkatkan kekuatan lesu aloi titanium buatan tambahan masih belum ditentukan. Tambahan pula, kesan penggunaan rawatan haba sebelum rawatan HIP ke atas meningkatkan kekuatan keletihan, terutamanya untuk aloi Ti-6Al-4V, hampir tidak diterokai.

Artikel ini mengkaji dan membandingkan sifat tegangan dan kelesuan aloi Ti-6Al-4V yang disediakan oleh kaedah peleburan terpilih laser dasar serbuk dalam keadaan awal, keadaan rawatan haba dan keadaan tekanan isostatik panas. Isi jurang penyelidikan dalam bidang ini.

 

Aloi keadaan awal Ti-6Al-4V yang diperoleh melalui cetakan 3D mempunyai kekuatan hasil, kekuatan tegangan dan kekerasan yang paling tinggi; aloi Ti-6Al-4V di bawah keadaan pemprosesan mesin rawatan haba penekan isostatik panas (HT+HIP+M) adalah lebih kuat dari segi kekuatan. Rendah, tetapi mempunyai kemuluran tertinggi. Ini disebabkan oleh kekasaran pelarik dan penguraian struktur martensit dan pengurangan ketumpatan kehelan sempadan fasa semasa rawatan haba. Data kekuatan statik dan kemuluran tegangan tertentu ditunjukkan dalam Jadual 1.

 

Jadual 1 Keputusan kekuatan statik dan sifat tegangan yang diperoleh melalui kaedah pasca pemprosesan yang berbeza bagi aloi titanium yang dibuat secara tambahan. AB mewakili keadaan awal, HT mewakili keadaan selepas rawatan haba pada 850 darjah selama 2 jam, dan HIP mewakili keadaan dikekalkan pada 920 darjah dan 120MPa selama 2 jam.

 

Rajah 1 Struktur mikro aloi titanium yang dihasilkan secara tambahan di bawah keadaan pasca pemprosesan yang berbeza. (a) AB: Keadaan awal (b) HT: 850 darjah selama 2 jam; (c) PINGGUL: 920 darjah , 120MPa selama 2 jam; (d) keadaan HT + HIP. Arah yang ditanda di sebelah kanan rajah ialah arah susun bahan semasa mencetak.

 

Rajah 1 menunjukkan struktur mikro aloi titanium yang dihasilkan secara tambahan di bawah keadaan pasca pemprosesan yang berbeza. Gambar ini adalah imej berselerak belakang yang diambil di bawah mikroskop elektron. Dalam imej ini, fasa dengan kontras putih ialah fasa, dan fasa dengan kontras hitam dan kelabu ialah fasa. Ciri mikrostruktur unik aloi titanium bercetak ditandakan dalam rajah, termasuk sempadan butiran fasa asal dan struktur Widmanstatten. Keputusan dalam Rajah 2 menunjukkan keputusan ujian TEM di bawah keadaan pasca pemprosesan yang berbeza.

 

Rajah 2 Keputusan pemerhatian TEM bagi Ti-6Al-4V yang dihasilkan secara tambahan dalam keadaan pasca pemprosesan dan keadaan awal yang berbeza. (a) AB; (b) HT; (c) AB + PINGGUL; (d) HT + PINGGUL.

 

Rawatan haba, iaitu, keadaan HT+HIP, digunakan sebelum tekanan isostatik panas, dan kemudian permukaan sampel digilap (HT + HIP + M). Didapati bahawa kekuatan kelesuan Ti-6Al-4V telah meningkat dengan ketara di bawah keadaan ini, berbanding dengan Keadaan awal telah bertambah baik hampir 5 kali ganda, manakala rawatan haba sahaja meningkatkan kekuatan kelesuannya hampir 3 kali ganda berbanding keadaan asal. Keluk SN khusus ditunjukkan dalam Rajah 3.

 

Rajah 3 lengkung SN di bawah keadaan pasca pemprosesan yang berbeza. Kaedah pasca pemprosesan khusus ditunjukkan dalam legenda di sudut kanan atas rajah. Antaranya, M bermaksud permukaan sampel digilap, dan tiada M bermakna permukaan sampel berada dalam keadaan selepas cetakan selesai.

 

Rawatan haba (HT) dan penekanan isostatik panas (HIP) membawa kepada perubahan dalam struktur mikro dalam aloi Ti-6Al-4V yang dibuat secara tambahan. Selepas rawatan haba, struktur martensit acicular ' metastable terurai menjadi + struktur lamellar, dan ketebalan lamellae secara beransur-ansur meningkat apabila suhu rawatan haba meningkat. Rawatan HT meningkatkan kekuatan keletihan berbanding dengan keadaan AB, terutamanya kerana halangan -koloni (kumpulan kristal dengan orientasi butiran yang serupa) dalam struktur + lamelar dan tegasan baki tegangan yang diperkenalkan oleh proses pencetakan 3D. kelonggaran. Sebab mengapa rawatan HIP meningkatkan kekuatan keletihan bukan sahaja dua mata yang disebut dalam keadaan HT, tetapi juga menggalakkan penghapusan kecacatan dalam bahan. Keputusan ujian X-ray μCT khusus ditunjukkan dalam Rajah 4 di bawah.

 

Rajah 4 Tayangan pembinaan semula tiga dimensi bagi kecacatan dalaman di bawah keadaan pasca pemprosesan yang berbeza. (a) AB; (b) HT; (c) AB + PINGGUL; (d) HT + PINGGUL.

Maklumat petikan kertas:

Bhandari L, Gaur V. Kaedah pasca pemprosesan yang berbeza untuk meningkatkan sifat kelesuan aloi Ti-6Al-4V[J] yang dibina secara tambahan. Jurnal Keletihan Antarabangsa, 2023: 107850.