Wpływ orientacji zabudowy na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne SLM 3D Printed Titanium

Opublikowali pracę zatytułowaną "Wpływ orientacji budynku na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne selektywnego stopu laserowo stopionego Ti-6Al-4V" na temat ich badania wpływu orientacji na strukturę mikrostruktury i właściwości mechanicznych tytanowy stop Ti-6Al-4V wytwarzany przez druk 3D SLM.

Streszczenie brzmi: "Jednym z wyzwań technologii wytwarzania dodatkowego jest niemożność uzyskania powtarzalnej mikrostruktury i właściwości mechanicznych w różnych orientacjach. W pracy zbadano wpływ orientacji na budowę na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne próbek Ti-6Al-4V wytwarzanych metodą selektywnego topienia laserowego (SLM). Próbki zbudowane w orientacji Z wykazywały słabszą wytrzymałość na rozciąganie w porównaniu do próbek zbudowanych w orientacjach X i Y. Próbki zbudowane w orientacji X i Y wykazywały kruche pękanie w obszarach zbliżonych do podłoża i rysy przełomowe w obszarze znajdującym się dalej od podłoża. Wady obejmujące pory, pęknięcia i niestopione / częściowo stopione cząstki proszku przyczyniły się do obniżenia wytrzymałości na rozciąganie i odporności na kruche pękanie w różnych orientacjach. "

Naukowcy wydrukowali w 3D prostokątne próbki stopu Ti-6Al-4V na Renishaw AM250 w celu scharakteryzowania mikrostruktury opartej na orientacji materiału i właściwości mechanicznych.

"Próbki były wytwarzane w trzech orientacjach prostopadłych bez żadnego podparcia. Aby zapobiec porowatości, basen roztopiony zachodził na odpowiednią odległość. Proszek stosowany do drukowania próbek był stopem Ti-6Al-4V ELI-0406 produkowanym przez Renishaw plc. przy wielkościach cząsteczek od 15 μm do 45 μm ", pisali naukowcy

Hartunian i Eshraghi przeprowadzili testy wytrzymałości na rozciąganie i pękanie na próbkach drukowanych SLM 3D wraz z wykonaniem metalografii, twardości i analiz chropowatości powierzchni . Przebadali powierzchnie pęknięć i mikrostrukturę próbek za pomocą technik mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).

Próby rozciągania wykazały, że próbki 3D drukowane w orientacji Z, "kruche pęknięcia płaskie są prostopadłe do kierunek budowy, "miał niższą wydajność i najwyższą wytrzymałość na rozciąganie. Próbki zbudowane w orientacji X i Y miały bardziej kruche pękanie w obszarach zbliżonych do podłoża, natomiast obszar znajdujący się dalej od podłoża wykazywał cechy pękania, które były ciągliwe.

Obrazy SEMzarówno pęknięcia, jak i wbudowane powierzchnie ujawniły kilka defektów, takich jak pęknięcia, pory i niestopione lub częściowo stopione cząstki proszku. Naukowcy stwierdzili, że te wady "wyraźnie wpłynęły" na wyniki testów mechanicznych. Jednak wyniki testów wytrzymałości na rozciąganie i pękanie były zgodne z danymi, które wcześniej zgłoszono.

"Metalografia wykazała identyczną mikrostrukturę α + β we wszystkich orientacjach budowania, ponieważ wszystkie próbki były gorącem leczony. Dolne warstwy w pobliżu podłoża wykazywały niższe wartości twardości w porównaniu z warstwami wierzchnimi, ze względu na zmianę szybkości chłodzenia. Wady ujawnione podczas obserwacji metalograficznych na powierzchniach wpłynęły na wyniki twardości "- napisali naukowcy.

Naukowcy zauważyli, że jedną z cech druku 3D SLM jest szorstka powierzchnia gotowych wydruków, a analiza powierzchni próbek wykazały zmienne dane chropowatości na różnych powierzchniach. Jednak podczas gdy na powierzchniach bocznych były wyższe wartości chropowatości, górna powierzchnia próbek miała bardziej gładkie cechy. "