tretthetsegenskapene til additivt produsert GR5 titanlegering basert på forskjellige etterbehandlingsmetoder
Ulike etterbehandlingsmetoder, som varmebehandling (HT), varm isostatisk pressing (HIP), laseroverflatemodifisering, etc., brukes ofte for å forbedre ytelsen til additivt produserte deler. Det har vært noen studier som prøver å optimalisere og studere effekten av ulike etterbehandlingsmetoder på utmattelsesegenskapene til additivt fremstilte legeringer. Det er imidlertid ikke klart hva som er hovedfaktorene som påvirker utmattelsesytelsen til additivt produserte titanlegeringer, så en optimal etterbehandlingsmetode for å forbedre utmattelsesstyrken til additivt fremstilte titanlegeringer er ennå ikke bestemt. Effekten av å påføre varmebehandling før HIP-behandling for å forbedre utmattelsesstyrken, spesielt for Ti-6Al-4V-legering, har dessuten knapt blitt undersøkt.
Denne artikkelen studerer og sammenligner strekk- og utmattelsesegenskapene til Ti-6Al-4V-legering fremstilt ved hjelp av pulverbedlaserselektiv smeltemetode i starttilstand, varmebehandlingstilstand og varm isostatisk pressetilstand. Fylle forskningshullene på dette feltet.
Starttilstanden Ti-6Al-4V-legeringen oppnådd ved 3D-utskrift har den høyeste flytegrensen, strekkstyrken og hardheten; Ti-6Al-4V-legeringen under varm isostatisk pressing av varmebehandlingsmaskiner (HT+HIP+M) er sterkere når det gjelder styrke. Lav, men har høyest duktilitet. Dette skyldes forgrovning av laft og dekomponering av ′ martensittstruktur og reduksjon av fasegrensedislokasjonstetthet under varmebehandling. Data for spesifikk statisk styrke og strekkduktilitet er vist i tabell 1.
Tabell 1 Resultater for statisk styrke og strekkegenskaper oppnådd ved forskjellige etterbehandlingsmetoder av additivt fremstilte titanlegeringer. AB representerer starttilstanden, HT representerer tilstanden etter varmebehandling ved 850 grader i 2 timer, og HIP representerer tilstanden opprettholdt på 920 grader og 120 MPa i 2 timer.
Figur 1 Mikrostruktur av additivt fremstilt titanlegering under forskjellige etterbehandlingsforhold. (a) AB: Utgangstilstand (b) HT: 850 grader i 2 timer; (c) HØFT: 920 grader, 120 MPa i 2 timer; (d) HT + HIP-tilstand. Retningen markert på høyre side av figuren er stableretningen til materialet ved utskrift.
Figur 1 viser mikrostrukturen til additivt fremstilte titanlegeringer under forskjellige etterbehandlingstilstander. Dette bildet er et tilbakespredt bilde tatt under et elektronmikroskop. I dette bildet er fasen med hvit kontrast fasen, og fasen med svart og grå kontrast er fasen. De unike mikrostrukturelle egenskapene til trykte titanlegeringer er markert i figuren, inkludert de originale fasekorngrensene og Widmanstatten-strukturen. Resultatene i figur 2 viser TEM-testresultatene under forskjellige etterbehandlingsforhold.
Figur 2 TEM-observasjonsresultater av additivt produsert Ti-6Al-4V i forskjellige etterbehandlingstilstander og starttilstander. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Varmebehandling, det vil si HT+HIP-betingelser, ble påført før varm isostatisk pressing, og deretter ble prøveoverflaten polert (HT + HIP + M). Det ble funnet at utmattelsesstyrken til Ti-6Al-4V ble betydelig forbedret under denne tilstanden sammenlignet med Starttilstanden ble forbedret med nesten 5 ganger, mens varmebehandling alene økte utmattelsesstyrken med nesten 3 ganger sammenlignet med original tilstand. Den spesifikke SN-kurven er vist i figur 3.
Figur 3 SN-kurver under forskjellige etterbehandlingsforhold. Den spesifikke etterbehandlingsmetoden er vist i forklaringen i øvre høyre hjørne av figuren. Blant dem betyr M at prøveoverflaten er polert, og ingen M betyr at prøveoverflaten er i tilstanden etter at utskriften er fullført.
Varmebehandling (HT) og varm isostatisk pressing (HIP) fører til endringer i mikrostrukturen i den additivt produserte Ti-6Al-4V-legeringen. Etter varmebehandling brytes den metastabile nålformede ′ martensittstrukturen ned til + lamellstruktur, og tykkelsen på lamellene øker gradvis ettersom varmebehandlingstemperaturen øker. HT-behandlingen forbedrer utmattelsesstyrken sammenlignet med AB-tilstanden, hovedsakelig på grunn av obstruksjon av -kolonier (krystallgrupper med lignende kornorientering) i + lamellstrukturen og strekkrestspenningen introdusert av 3D-utskriftsprosessen. avslapning. Grunnen til at HIP-behandling forbedrer utmattelsesstyrken er ikke bare de to punktene nevnt i HT-tilstanden, men fremmer også eliminering av defekter i materialet. De spesifikke røntgen-μCT-testresultatene er vist i figur 4 nedenfor.
Figur 4 Tredimensjonale rekonstruksjonsgjengivelser av interne defekter under forskjellige etterbehandlingstilstander. (a) AB; (b) HT; (c) AB + HIP; (d) HT + HIP.
Papirhenvisningsinformasjon:
Bhandari L, Gaur V. Ulike etterbehandlingsmetoder for å forbedre utmattingsegenskapene til additivt bygget Ti-6Al-4V-legering[J]. International Journal of Fatigue, 2023: 107850.
