ar piedevām ražota GR5 titāna sakausējuma noguruma īpašības, pamatojoties uz dažādām pēcapstrādes metodēm
Aditīvi ražotu detaļu veiktspējas uzlabošanai bieži tiek izmantotas dažādas pēcapstrādes metodes, piemēram, termiskā apstrāde (HT), karstā izostatiskā presēšana (HIP), virsmas modificēšana ar lāzeru u.c. Ir veikti daži pētījumi, kuros mēģināts optimizēt un izpētīt dažādu pēcapstrādes metožu ietekmi uz ar piedevām ražotu sakausējumu noguruma īpašībām. Tomēr nav skaidrs, kādi ir galvenie faktori, kas ietekmē ar piedevām ražoto titāna sakausējumu noguruma veiktspēju, tāpēc vēl nav noteikta optimāla pēcapstrādes metode ar piedevām ražoto titāna sakausējumu noguruma stiprības uzlabošanai. Turklāt gandrīz nav pētīta termiskās apstrādes ietekme uz noguruma stiprību pirms HIP apstrādes, īpaši Ti-6Al-4V sakausējuma gadījumā.
Šajā rakstā tiek pētītas un salīdzinātas Ti{0}}Al-4V sakausējuma stiepes un noguruma īpašības, kas iegūtas ar pulvera slāņa lāzera selektīvās kausēšanas metodi sākotnējā stāvoklī, termiskās apstrādes stāvoklī un karstās izostatiskās presēšanas stāvoklī. Aizpildiet pētniecības nepilnības šajā jomā.
Sākotnējā stāvokļa Ti-6Al-4V sakausējumam, kas iegūts ar 3D drukāšanu, ir visaugstākā tecēšanas robeža, stiepes izturība un cietība; Ti-6Al-4V sakausējums karstās izostatiskās presēšanas termiskās apstrādes iekārtas apstrādes apstākļos (HT+HIP+M) ir stiprāks. Zems, bet tam ir visaugstākā elastība. Tas ir saistīts ar līstes rupjību un ′ martensīta struktūras sadalīšanos un fāzes robežu dislokācijas blīvuma samazināšanos termiskās apstrādes laikā. Īpatnējās statiskās izturības un stiepes elastības dati ir parādīti 1. tabulā.
1. tabula Statiskās stiprības un stiepes īpašību rezultāti, kas iegūti ar dažādām aditīvi ražotu titāna sakausējumu pēcapstrādes metodēm. AB apzīmē sākotnējo stāvokli, HT apzīmē stāvokli pēc termiskās apstrādes 850 grādu temperatūrā 2 stundas, un HIP apzīmē stāvokli, kas tiek uzturēts 920 grādu temperatūrā un 120 MPa 2 stundas.
1. attēls Ar piedevām ražota titāna sakausējuma mikrostruktūra dažādos pēcapstrādes apstākļos. (a) AB: sākotnējais stāvoklis (b) HT: 850 grādi 2 stundas; (c) HIIP: 920 grādi, 120 MPa 2 stundas; (d) HT + HIP stāvoklis. Attēla labajā pusē norādītais virziens ir materiāla sakraušanas virziens drukāšanas laikā.
1. attēlā parādīta ar piedevām ražotu titāna sakausējumu mikrostruktūra dažādos pēcapstrādes stāvokļos. Šis attēls ir atpakaļ izkliedēts attēls, kas uzņemts elektronu mikroskopā. Šajā attēlā fāze ar baltu kontrastu ir fāze, un fāze ar melnu un pelēku kontrastu ir fāze. Apdrukāto titāna sakausējumu unikālās mikrostrukturālās īpašības ir atzīmētas attēlā, ieskaitot sākotnējās fāzes graudu robežas un Widmanstatten struktūru. Rezultāti 2. attēlā parāda TEM testa rezultātus dažādos pēcapstrādes apstākļos.
2. attēls TEM novērošanas rezultāti ar aditīvi ražotu Ti-6Al-4V dažādos pēcapstrādes stāvokļos un sākuma stāvokļos. a) AB; (b) HT; c) AB + HIP; d) HT + HIP.
Pirms karstās izostatiskās presēšanas tika veikta termiskā apstrāde, tas ir, HT+HIP apstākļi, un pēc tam parauga virsma tika pulēta (HT + HIP + M). Tika konstatēts, ka Ti-6Al-4V noguruma izturība šajos apstākļos ir ievērojami uzlabojusies, salīdzinot ar Sākotnējais stāvoklis uzlabojās gandrīz 5 reizes, savukārt termiskā apstrāde vien palielināja tā noguruma izturību gandrīz par 3 reizes, salīdzinot ar sākotnējo stāvokli. Konkrētā SN līkne ir parādīta 3. attēlā.
3. attēls SN līknes dažādos pēcapstrādes apstākļos. Konkrētā pēcapstrādes metode ir parādīta leģendā attēla augšējā labajā stūrī. Tostarp M nozīmē, ka parauga virsma ir pulēta, un M nozīmē, ka parauga virsma ir stāvoklī pēc drukāšanas pabeigšanas.
Termiskā apstrāde (HT) un karstā izostatiskā presēšana (HIP) izraisa izmaiņas mikrostruktūrā ar piedevām ražotajā Ti-6Al-4V sakausējumā. Pēc termiskās apstrādes metastabilā adatveida ′ martensīta struktūra sadalās + lamelārā struktūrā, un, paaugstinoties termiskās apstrādes temperatūrai, lamelu biezums pakāpeniski palielinās. HT apstrāde uzlabo noguruma izturību salīdzinājumā ar AB stāvokli, galvenokārt tāpēc, ka + slāņa struktūrā ir aizsprostotas kolonijas (kristālu grupas ar līdzīgu graudu orientāciju) un stiepes atlikušais spriegums, ko rada 3D drukāšanas process. relaksācija. Iemesls, kāpēc HIP apstrāde uzlabo noguruma izturību, ir ne tikai divi punkti, kas minēti HT stāvoklī, bet arī veicina defektu novēršanu materiāla iekšienē. Specifiskie rentgena μCT testa rezultāti ir parādīti 4. attēlā zemāk.
4. attēls Iekšējo defektu trīsdimensiju rekonstrukcijas atveidojums dažādos pēcapstrādes stāvokļos. a) AB; (b) HT; c) AB + HIP; d) HT + HIP.
Papīra citātu informācija:
Bhandari L, Gaur V. Dažādas pēcapstrādes metodes, lai uzlabotu aditīvi veidota Ti-6Al-4V sakausējuma[J] noguruma īpašības. International Journal of Fatigue, 2023: 107850.
