les propietats de fatiga de l'aliatge de titani GR5 fabricat additivament basat en diferents mètodes de postprocessament
Sovint s'utilitzen diferents mètodes de postprocessament, com ara tractament tèrmic (HT), premsa isostàtica en calent (HIP), modificació de superfícies làser, etc., per millorar el rendiment de les peces fabricades additivament. Hi ha hagut alguns estudis que han intentat optimitzar i estudiar els efectes de diferents mètodes de postprocessament sobre les propietats de fatiga dels aliatges fabricats additivament. Tanmateix, no està clar quins són els principals factors que afecten el rendiment a la fatiga dels aliatges de titani fabricats additivament, de manera que encara no s'ha determinat un mètode de postprocessament òptim per millorar la resistència a la fatiga dels aliatges de titani fabricats additivament. A més, gairebé no s'ha explorat l'efecte de l'aplicació del tractament tèrmic abans del tractament HIP en la millora de la resistència a la fatiga, especialment per a l'aliatge Ti-6Al{-4V.
Aquest article estudia i compara les propietats de tracció i fatiga de l'aliatge Ti-6Al{-4V preparat mitjançant el mètode de fusió selectiva làser de llit de pols en estat inicial, estat de tractament tèrmic i estat de premsat isostàtic en calent. Omplir els buits de recerca en aquest camp.
L'aliatge de Ti-6Al{-4V d'estat inicial obtingut per impressió 3D té el límit elàstic, la resistència a la tracció i la duresa més alts; l'aliatge Ti-6Al{-4V en condicions de processament de màquines de tractament tèrmic de premsat isostàtic en calent (HT+HIP+M) és més fort en termes de resistència. Baixa, però té la ductilitat més alta. Això es deu a l'engruiximent del llistó i la descomposició de l'estructura de la martensita i la reducció de la densitat de dislocació del límit de fase durant el tractament tèrmic. Les dades específiques de resistència estàtica i ductilitat a la tracció es mostren a la taula 1.
Taula 1 Resultats de resistència estàtica i propietats de tracció obtinguts per diferents mètodes de postprocessament d'aliatges de titani fabricats additivament. AB representa l'estat inicial, HT representa l'estat després del tractament tèrmic a 850 graus durant 2 hores i HIP representa l'estat mantingut a 920 graus i 120 MPa durant 2 hores.
Figura 1 Microestructura d'aliatge de titani fabricat additivament en diferents condicions de postprocessament. (a) AB: estat inicial (b) HT: 850 graus durant 2 hores; (c) HIP: 920 graus, 120MPa durant 2 hores; (d) Estat HT + HIP. La direcció marcada a la part dreta de la figura és la direcció d'apilament del material quan s'imprimeix.
La figura 1 mostra la microestructura dels aliatges de titani fabricats additivament en diferents estats de postprocessament. Aquesta imatge és una imatge retrodispersa presa amb un microscopi electrònic. En aquesta imatge, la fase amb contrast blanc és la fase, i la fase amb contrast negre i gris és la fase. Les característiques microestructurals úniques dels aliatges de titani impresos estan marcades a la figura, inclosos els límits de gra de la fase original i l'estructura de Widmanstatten. Els resultats de la figura 2 mostren els resultats de la prova TEM en diferents condicions de postprocessament.
Figura 2 Resultats d'observació TEM de Ti-6Al{-4V fabricat additivament en diferents estats de postprocessament i estats inicials. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
El tractament tèrmic, és a dir, les condicions HT + HIP, es va aplicar abans de la premsa isostàtica en calent i després es va polir la superfície de la mostra (HT + HIP + M). Es va trobar que la resistència a la fatiga de Ti-6Al{-4V va millorar significativament en aquesta condició, en comparació amb La condició inicial es va millorar gairebé 5 vegades, mentre que el tractament tèrmic per si sol va augmentar la seva resistència a la fatiga gairebé gairebé. 3 vegades en comparació amb l'estat original. La corba SN específica es mostra a la figura 3.
Figura 3 Corbes SN en diferents condicions de postprocessament. El mètode de postprocessament específic es mostra a la llegenda de l'angle superior dret de la figura. Entre ells, M significa que la superfície de la mostra està polida, i cap M significa que la superfície de la mostra es troba en l'estat un cop finalitzada la impressió.
El tractament tèrmic (HT) i el premsat isostàtic en calent (HIP) provoquen canvis en la microestructura de l'aliatge de Ti-6Al{-4V fabricat additivament. Després del tractament tèrmic, l'estructura metastable acicular ′ martensita es descompon en una estructura lamel·lar +, i el gruix de les làmines augmenta gradualment a mesura que augmenta la temperatura del tractament tèrmic. El tractament HT millora la resistència a la fatiga en comparació amb l'estat AB, principalment per l'obstrucció de les colònies - (grups de cristalls amb una orientació de gra similar) a l'estructura lamel·lar + i l'esforç residual de tracció introduït pel procés d'impressió 3D. relaxació. La raó per la qual el tractament HIP millora la resistència a la fatiga no són només els dos punts esmentats en l'estat HT, sinó que també afavoreix l'eliminació de defectes dins del material. Els resultats específics de la prova μCT de raigs X es mostren a la figura 4 següent.
Figura 4 Representacions de reconstrucció tridimensional de defectes interns en diferents estats de postprocessament. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Informació de la citació del paper:
Bhandari L, Gaur V. Diferents mètodes de postprocessament per millorar les propietats de fatiga de l'aliatge de Ti-6Al-4V[J] construït additivament. International Journal of Fatigue, 2023: 107850.
