svojstva zamora aditivno proizvedene legure titana GR5 na temelju različitih metoda naknadne obrade

Različite metode naknadne obrade, kao što su toplinska obrada (HT), vruće izostatičko prešanje (HIP), laserska modifikacija površine, itd., često se koriste za poboljšanje performansi aditivno proizvedenih dijelova. Provedene su neke studije koje pokušavaju optimizirati i proučiti učinke različitih metoda naknadne obrade na svojstva zamora aditivno proizvedenih legura. Međutim, nije jasno koji su glavni čimbenici koji utječu na performanse zamora aditivno proizvedenih legura titana, tako da optimalna metoda naknadne obrade za poboljšanje čvrstoće na zamor aditivno proizvedenih legura titana još nije određena. Nadalje, učinak primjene toplinske obrade prije HIP obrade na poboljšanje čvrstoće na zamor, posebno za Ti-6Al-4V legure, jedva da je istražen.

Ovaj članak proučava i uspoređuje svojstva rastezanja i zamora legure Ti-6Al-4V pripremljene metodom selektivnog laserskog taljenja u sloju praha u početnom stanju, stanju toplinske obrade i stanju vrućeg izostatičkog prešanja. Ispunite praznine u istraživanju u ovom području.

 

Početno stanje legura Ti-6Al-4V dobivena 3D printanjem ima najveću granicu razvlačenja, vlačnu čvrstoću i tvrdoću; legura Ti-6Al-4V pod uvjetima strojne obrade toplinske obrade vrućim izostatičkim prešanjem (HT+HIP+M) je jača u smislu čvrstoće. Niska, ali ima najveću duktilnost. To je zbog ogrubljivanja letvice i razgradnje ′ strukture martenzita i smanjenja gustoće dislokacija na granici faza tijekom toplinske obrade. Specifična statička čvrstoća i vlačna duktilnost prikazani su u tablici 1.

 

Tablica 1. Rezultati statičke čvrstoće i vlačnih svojstava dobiveni različitim metodama naknadne obrade aditivno proizvedenih legura titana. AB predstavlja početno stanje, HT predstavlja stanje nakon toplinske obrade na 850 stupnjeva tijekom 2 sata, a HIP predstavlja stanje održano na 920 stupnjeva i 120MPa tijekom 2 sata.

 

Slika 1. Mikrostruktura aditivno proizvedene legure titana pod različitim uvjetima naknadne obrade. (a) AB: Početno stanje (b) HT: 850 stupnjeva tijekom 2 sata; (c) HIP: 920 stupnjeva, 120MPa 2 sata; (d) HT + HIP stanje. Smjer označen na desnoj strani slike je smjer slaganja materijala pri ispisu.

 

Slika 1 prikazuje mikrostrukturu aditivno proizvedenih legura titana u različitim stanjima naknadne obrade. Ova slika je povratno raspršena slika snimljena pod elektronskim mikroskopom. Na ovoj slici faza s bijelim kontrastom je faza, a faza s crno-sivim kontrastom je faza. Jedinstvene mikrostrukturne karakteristike tiskanih legura titana označene su na slici, uključujući izvorne fazne granice zrna i Widmanstattenovu strukturu. Rezultati na slici 2 prikazuju rezultate TEM testa pod različitim uvjetima naknadne obrade.

 

Slika 2. Rezultati TEM promatranja aditivno proizvedenog Ti-6Al-4V u različitim stanjima naknadne obrade i početnim stanjima. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.

 

Prije vrućeg izostatičkog prešanja primijenjena je toplinska obrada, odnosno HT+HIP uvjeti, a zatim je površina uzorka polirana (HT + HIP + M). Utvrđeno je da je čvrstoća na zamor Ti-6Al-4V značajno poboljšana pod ovim uvjetima, u usporedbi s početnim stanjem poboljšana je gotovo 5 puta, dok je sama toplinska obrada povećala njegovu čvrstoću na zamor za gotovo 3 puta u odnosu na prvobitno stanje. Specifična SN krivulja prikazana je na slici 3.

 

Slika 3 SN krivulje pod različitim uvjetima naknadne obrade. Specifična metoda naknadne obrade prikazana je u legendi u gornjem desnom kutu slike. Među njima, M znači da je površina uzorka polirana, a bez M znači da je površina uzorka u stanju nakon što je ispis završen.

 

Toplinska obrada (HT) i vruće izostatičko prešanje (HIP) dovode do promjena u mikrostrukturi unutar aditivno proizvedene legure Ti-6Al-4V. Nakon toplinske obrade, metastabilna igličasta 'martenzitna struktura se raspada u + lamelarnu strukturu, a debljina lamela se postupno povećava kako raste temperatura toplinske obrade. HT obrada poboljšava čvrstoću na zamor u usporedbi s AB stanjem, uglavnom zbog začepljenja -kolonija (kristalnih skupina sa sličnom orijentacijom zrna) u + lamelarnoj strukturi i zaostalog vlačnog naprezanja uvedenog postupkom 3D ispisa. opuštanje. Razlog zašto HIP tretman poboljšava čvrstoću na zamor nisu samo dvije točke spomenute u HT stanju, već također potiče uklanjanje nedostataka unutar materijala. Specifični rezultati rendgenskog μCT testa prikazani su na slici 4 u nastavku.

 

Slika 4 Trodimenzionalni prikazi rekonstrukcije unutarnjih nedostataka u različitim stanjima naknadne obrade. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.

Podaci o citiranju rada:

Bhandari L, Gaur V. Različite metode naknadne obrade za poboljšanje svojstava zamora aditivno izgrađene Ti-6Al-4V legure[J]. Međunarodni časopis za umor, 2023: 107850.