lisanditega valmistatud GR5 titaanisulami väsimusomadused, mis põhinevad erinevatel järeltöötlusmeetoditel
Tihti kasutatakse lisandina valmistatud osade jõudluse parandamiseks erinevaid järeltöötlusmeetodeid, nagu kuumtöötlus (HT), kuumisostaatpressimine (HIP), laserpinna modifitseerimine jne. On tehtud mõningaid uuringuid, mis on püüdnud optimeerida ja uurida erinevate järeltöötlusmeetodite mõju lisandina valmistatud sulamite väsimusomadustele. Siiski pole selge, millised on peamised lisandina valmistatud titaanisulamite väsimusjõudlust mõjutavad tegurid, mistõttu pole veel kindlaks määratud optimaalset järeltöötlusmeetodit lisandina valmistatud titaanisulamite väsimustugevuse parandamiseks. Peale selle on vaevalt uuritud kuumtöötlemise mõju enne HIP-töötlust väsimustugevuse parandamisele, eriti Ti-6Al-4V sulami puhul.
Selles artiklis uuritakse ja võrreldakse pulberkihtlaser-selektiivsulatusmeetodil valmistatud Ti{0}}Al-4V-sulami tõmbe- ja väsimusomadusi algolekus, kuumtöötlemise olekus ja kuumisostaatilises pressimises. Täitke selle valdkonna uurimislüngad.
3D-printimisega saadud algoleku Ti{0}}Al-4V sulamil on suurim voolavuspiir, tõmbetugevus ja kõvadus; Ti-6Al-4V sulam kuumisostaatpressimise kuumtöötlusmasina töötlemise tingimustes (HT+HIP+M) on tugevuse poolest tugevam. Madal, kuid kõige suurema elastsusega. Selle põhjuseks on lati jämestumine ja martensiidi struktuuri lagunemine ning faasipiiride dislokatsioonitiheduse vähenemine kuumtöötlemisel. Spetsiifilise staatilise tugevuse ja tõmbetugevuse andmed on näidatud tabelis 1.
Tabel 1 Staatilise tugevuse ja tõmbeomaduste tulemused, mis on saadud lisandina valmistatud titaanisulamite erinevatel järeltöötlusmeetoditel. AB tähistab algolekut, HT tähistab olekut pärast kuumtöötlust temperatuuril 850 kraadi 2 tundi ja HIP tähistab olekut, mida hoitakse temperatuuril 920 kraadi ja 120 MPa 2 tundi.
Joonis 1 Lisanditega valmistatud titaanisulami mikrostruktuur erinevates järeltöötlustingimustes. (a) AB: algseisund (b) HT: 850 kraadi 2 tundi; (c) HIP: 920 kraadi, 120 MPa 2 tundi; (d) HT + HIP olek. Joonise paremale küljele märgitud suund on materjali virnastamise suund trükkimisel.
Joonisel 1 on näidatud lisandina valmistatud titaanisulamite mikrostruktuur erinevates järeltöötluse olekutes. See pilt on elektronmikroskoobi all tehtud tagasihajutatud pilt. Sellel pildil on valge kontrastiga faas faas ning musta ja halli kontrastiga faas on faas. Trükitud titaanisulamite unikaalsed mikrostruktuurilised omadused on märgitud joonisel, sealhulgas algsed faasiterapiirid ja Widmanstatteni struktuur. Tulemused joonisel 2 näitavad TEM-testi tulemusi erinevates järeltöötlustingimustes.
Joonis 2 TEM-i vaatlustulemused lisandina valmistatud Ti-6Al-4V erinevates järeltöötlus- ja algolekutes. a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Kuumtöötlemine ehk HT+HIP tingimused viidi läbi enne kuumisostaatilist pressimist ja seejärel poleeriti proovi pind (HT + HIP + M). Leiti, et Ti-6Al-4V väsimustugevus paranes selles seisundis märkimisväärselt, võrreldes algse seisukorraga peaaegu 5 korda, samal ajal kui ainuüksi kuumtöötlemine suurendas selle väsimustugevust peaaegu 3 korda võrreldes algse seisukorraga. Spetsiifiline SN-kõver on näidatud joonisel 3.
Joonis 3 SN kõverad erinevates järeltöötlustingimustes. Konkreetne järeltöötlusmeetod on näidatud joonise paremas ülanurgas olevas legendis. Nende hulgas tähendab M, et proovi pind on poleeritud, ja ükski M tähendab, et proovi pind on pärast printimise lõpetamist olekus.
Kuumtöötlus (HT) ja kuumisostaatiline pressimine (HIP) põhjustavad lisandina valmistatud Ti-6Al-4V-sulami mikrostruktuuri muutusi. Pärast kuumtöötlemist laguneb metastabiilne nõelakujuline martensiidi struktuur + lamellstruktuuriks ja lamellide paksus suureneb järk-järgult kuumtöötluse temperatuuri tõustes. HT-töötlus parandab väsimustugevust võrreldes AB olekuga, peamiselt -kolooniate (sarnase tera orientatsiooniga kristallrühmade) ummistumise tõttu + lamellstruktuuris ja 3D-printimise protsessiga kaasneva tõmbejääkpinge tõttu. lõõgastus. Põhjus, miks HIP-töötlus parandab väsimustugevust, ei ole mitte ainult HT olekus mainitud kaks punkti, vaid soodustab ka materjalisiseste defektide kõrvaldamist. Spetsiifilised röntgen-μCT-testi tulemused on näidatud alloleval joonisel 4.
Joonis 4 Sisemiste defektide kolmemõõtmeline rekonstrueerimine erinevates järeltöötlusolekutes. a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Paberkandjal tsitaatide teave:
Bhandari L, Gaur V. Erinevad järeltöötlusmeetodid lisanditega valmistatud Ti-6Al-4V-sulami[J] väsimusomaduste parandamiseks. International Journal of Fatigue, 2023: 107850.
