Определение оптимальных параметров селективного лазерного сплавления титанового сплава TiAl6V4 углекислотным лазером

Автор: Байтимеров Рустам Миндиахметович, Лыков Павел Александрович, Радионова Людмила Владимировна, Сафонов Евгений Владимирович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Рубрика: Технология

Статья в выпуске: 3 т.17, 2017 года.

Бесплатный доступ

Один из наиболее часто применяемых сплавов в аддитивных технологиях - титановый сплав TiAl6V4. В последние годы большое количество работ посвящалось исследованию селективного лазерного сплавления данного сплава при использовании оптоволоконного лазера. В данной работе исследовались режимы SLM с применением углекислотного лазера. Для исследования влияния параметров селективного лазерного сплавления на пористость получаемого материала использовалась установка SINTERSTATION® Pro DM125 SLM System. Образцы выращивались в инертной атмосфере (содержание кислорода в рабочей камере составляло 500 ppm). В работе использовался порошок титанового сплава с размером частиц от 20 мкм до 63 мкм, средним размером частиц - 44 мкм, средней сферичностью по параметру ISO Roundness - 63,74 %. С использованием девяти различных режимов сплавления были изготовлены образцы кубической формы. Пористость определялась методом исследования шлифа на оптическом микроскопе (изготавливались 2 шлифа: совпадающий с направлением выращивания образца и перпендикулярный направлению выращивания). Все полученные образцы имеют плотную структуру и удовлетворительное качество поверхности. Наибольшую пористость (22,6 %) имеет образец, для сплавления которого использовалась мощность лазера - 100 Вт, время выдержки лазера в координате - 50 мкс (поры в данном случае имеют неправильную форму и большой размер). Наименьшую пористость (0,5 %) имеет образец, для сплавления которого использовалась мощность лазера - 200 Вт, время выдержки лазера в координате - 150 мкс (поры в данном случае имеют сферическую форму и меньшие размеры).

Еще

Аддитивные технологии, селективное лазерное сплавление, титановый сплав

Короткий адрес: https://sciup.org/147151755

IDR: 147151755 | DOI: 10.14529/engin170304

Список литературы Определение оптимальных параметров селективного лазерного сплавления титанового сплава TiAl6V4 углекислотным лазером

Uhlmann E., Kersting R., Klein T.B., Cruz M.F., Borille A.V. Additive Manufacturing of Titanium Alloy for Aircraft Components. Procedia CIRP, 2015, vol. 35, pp. 55-60 DOI: 10.1016/j.procir.2015.08.061
Haynes J. Additive manufacturing for liquid rocket engines. Proceedings of the International Astronautical Congress. No. 9. Paris, International Astronautical Federation (IAF), 2014, pp. 6120-6122.
Wagner S.M. Additive manufacturing’s impact and future in the aviation industry. Prod. Plan. Control., 2016, vol. 27, no. 13, pp. 1124-1130 DOI: 10.1080/09537287.2016.1199824
Wauthle R., van der Stok J., Amin Yavari S., Van Humbeeck J., Kruth J.P., Zadpoor A.A., Weinans H., Mulier M., Schrooten J. Additively manufactured porous tantalum implants. Acta Biomater., 2015, vol. 14, pp. 217-225 DOI: 10.1016/j.actbio.2014.12.003
You J., Fang L., Zhang Q., Gao Y., Peng W. Osseointegration of multi-roots Ti6Al4V implant with porous surface based on SLM technology. Chinese J. of Biomedical Engineering, 2015, vol. 34, no. 3, pp. 315-322 DOI: 10.1186/s12938-016-0207-9
3D printed copper rocket engine part on way to Mars. Met. Powder Rep., 2015, vol. 70, pp. 196-197 DOI: 10.1016/j.mprp.2015.06.021
Popovich A.A., Sufiiarov V.S., Polozov I.A., Borisov E.V., Masaylo D.V., Vopilovskiy P.N., Sharonov A.A., Tikhilov R.M., Tsybin A.V., Kovalenko A.N., Bilyk S.S. Use of Additive Techniques for Preparing Individual Components of Titanium Alloy Joint Endoprostheses. Biomed. Eng. (NY), 2016, vol. 50, no. 3, pp. 202-205 DOI: 10.1007/s10527-016-9619-x
Li J., Chi S., Xu J., Wang Y., Zhan D. Effect of preparation methods on the metal-porcelain bond strength of Co-Cr alloys. West China J. of Stomatology, 2014, vol. 32, no. 2, pp. 115-118.
Bandyopadhyay A., Espana F., Balla V.K., Bose S., Ohgami Y., Davies N.M. Influence of porosity on mechanical properties and in vivo response of Ti6Al4V implants. Acta Biomater., 2010, vol. 6, no. 4, pp. 1640-1648 DOI: 10.1016/j.actbio.2009.11.011
Van Hooreweder B., Moens D., Boonen R., Kruth J.P., Sas P. Analysis of Fracture Toughness and Crack Propagation of Ti6Al4V Produced by Selective Laser Melting. Adv. Eng. Mater., 2012, vol. 14, no. 1-2, pp. 92-97 DOI: 10.1002/adem.201100233
Bartolomeu F., Faria S., Carvalho O., Pinto E., Alves N., Silva F.S., Miranda G. Predictive models for physical and mechanical properties of Ti6Al4V produced by Selective Laser Melting. Mater. Sci. Eng. A, 2016, vol. 663, pp.181-192 DOI: 10.1016/j.msea.2016.03.113
Sun J., Yang Y., Wang D. Parametric optimization of selective laser melting for forming Ti6Al4V samples by Taguchi method. Opt. Laser Technol., 2013, vol. 49, pp. 118-124 DOI: 10.1016/j.optlastec.2012.12.002
Dhansay N.M., Tait R., Becker T. Fatigue and Fracture Toughness of Ti-6Al-4V Titanium Alloy Manufactured by Selective Laser Melting. Adv. Mater. Res., 2014, vol. 1019, pp. 248-253 DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1019.248
Yang J., Yu H., Yin J., Gao M., Wang Z., Zeng X. Formation and control of martensite in Ti-6Al-4V alloy produced by selective laser melting. Mater. Des., 2016, vol. 108, pp. 308-318 DOI: 10.1016/j.matdes.2016.06.117
Thijs L., Verhaeghe F., Craeghs T., Van Humbeeck J., Kruth J.P. A study of the micro structural evolution during selective laser melting of Ti-6Al-4V. Acta Mater., 2010, vol. 58, no. 9, pp. 3303-3312 DOI: 10.1016/j.actamat.2010.02.004
Ali H., Ma L., Ghadbeigi H., Mumtaz K. In-situ residual stress reduction, martensitic decomposition and mechanical properties enhancement through high temperature powder bed pre-heating of Selective Laser Melted Ti6Al4V. Mater. Sci. Eng. A., 2017, vol. 695, pp. 211-220 DOI: 10.1016/j.msea.2017.04.033
Tolochko N.K., Khlopkov Yu.V., Mozzharov S.E., Ignatiev M.B., Laoui T., Titov V.I. Absorptance of powder materials suitable for laser sintering. Rapid Prototyp. J., 2000, vol. 6, no. 3, pp. 155-160 DOI: 10.1108/13552540010337029
Aboulkhair N.T., Nicola M.E., Ashcroft I., Tuck C. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting. Addit. Manuf., 2014, vol. 1-4, pp. 77-86 DOI: 10.1016/j.addma.2014.08.001
Spierings A.B., Schneider M., Eggenberger R. Comparison of density measurement techniques for additive manufactured metallic parts. Rapid Prototyp. J., 2011, vol. 17, no. 5, pp. 380-386 DOI: 10.1108/13552541111156504

Еще

Статья научная