תכונות העייפות של סגסוגת טיטניום GR5 המיוצרת בתוסף המבוססת על שיטות עיבוד שונות
שיטות שונות שלאחר עיבוד, כגון טיפול בחום (HT), לחיצה איזוסטטית חמה (HIP), שינוי משטח לייזר וכו', משמשות לעתים קרובות לשיפור הביצועים של חלקים המיוצרים באופן תוסף. היו כמה מחקרים שניסו לייעל ולחקור את ההשפעות של שיטות עיבוד שונות על תכונות העייפות של סגסוגות המיוצרות באופן תוסף. עם זאת, לא ברור מהם הגורמים העיקריים המשפיעים על ביצועי העייפות של סגסוגות טיטניום המיוצרות באופן תוסף, ולכן טרם נקבעה שיטה אופטימלית לאחר עיבוד לשיפור חוזק העייפות של סגסוגות טיטניום המיוצרות באופן תוסף. יתר על כן, ההשפעה של יישום טיפול בחום לפני טיפול HIP על שיפור חוזק העייפות, במיוחד עבור סגסוגת Ti-6Al-4V, כמעט לא נחקרה.
מאמר זה בוחן ומשווה את תכונות המתיחה והעייפות של סגסוגת Ti-6Al-4V שהוכנה בשיטת התכה סלקטיבית של לייזר במיטת אבקה במצב ההתחלתי, מצב טיפול בחום ומצב לחיצה איזוסטטית חמה. להשלים את פערי המחקר בתחום זה.
מצב ההתחלה Ti-6Al-4V סגסוגת המתקבלת על ידי הדפסת תלת מימד היא בעלת חוזק התפוקה, חוזק המתיחה והקשיות הגבוהים ביותר; סגסוגת Ti-6Al-4V בתנאי עיבוד מכונה לטיפול בחום בכבישה איזוסטטית (HT+HIP+M) חזקה יותר מבחינת חוזק. נמוך, אך בעל המשיכות הגבוהה ביותר. זה נובע מההתגבשות של הרצועה והפירוק של מבנה "מרטנזיט" והפחתת צפיפות נקע גבול השלב במהלך טיפול בחום. נתוני החוזק הסטטי והמשיכות הספציפיים מוצגים בטבלה 1.
טבלה 1 תוצאות חוזק סטטי ומאפייני מתיחה המתקבלים בשיטות שונות שלאחר עיבוד של סגסוגות טיטניום המיוצרות באופן תוסף. AB מייצג את המצב ההתחלתי, HT מייצג את המצב לאחר טיפול בחום ב-850 מעלות למשך שעתיים, וה-HIP מייצג את המצב שנשמר ב-920 מעלות ו-120MPa למשך שעתיים.
איור 1 מבנה מיקרו של סגסוגת טיטניום המיוצרת באופן תוסף בתנאים שונים לאחר עיבוד. (א) AB: מצב התחלתי (ב) HT: 850 מעלות למשך שעתיים; (ג) ירך: 920 מעלות, 120MPa למשך שעתיים; (ד) מצב HT + HIP. הכיוון המסומן בצד ימין של האיור הוא כיוון הערימה של החומר בעת ההדפסה.
איור 1 מציג את המבנה המיקרו של סגסוגות טיטניום המיוצרות באופן תוסף במצבים שונים שלאחר עיבוד. תמונה זו היא תמונה מפוזרת לאחור שצולמה תחת מיקרוסקופ אלקטרונים. בתמונה זו, הפאזה עם ניגודיות לבן היא הפאזה, והפאזה עם ניגודיות שחור ואפור היא הפאזה. המאפיינים המיקרו-סטרוקטורליים הייחודיים של סגסוגות טיטניום מודפסות מסומנים באיור, כולל גבולות גרגרי הפאזה המקוריים ומבנה Widmanstatten. התוצאות באיור 2 מציגות את תוצאות בדיקת TEM בתנאים שונים לאחר עיבוד.
איור 2 תוצאות תצפית TEM של Ti-6Al-4V המיוצר באופן תוסף במצבים שונים שלאחר עיבוד ומצבים ראשוניים. (א) א.ב; (ב) HT; (ג) AB + HIP; (ד) HT + HIP.
טיפול בחום, כלומר תנאי HT+HIP, הוחל לפני לחיצה איזוסטטית חמה, ולאחר מכן ליטוש משטח הדגימה (HT + HIP + M). נמצא כי חוזק העייפות של Ti-6Al-4V השתפר משמעותית במצב זה, בהשוואה למצב ההתחלתי השתפר כמעט פי 5, בעוד טיפול בחום לבדו הגדיל את חוזק העייפות שלו בכמעט פי 3 בהשוואה למצב המקורי. עקומת ה-SN הספציפית מוצגת באיור 3.
איור 3 עקומות SN בתנאים שונים לאחר עיבוד. שיטת העיבוד הספציפית מוצגת במקרא בפינה הימנית העליונה של האיור. ביניהם, M פירושו שמשטח הדוגמא מלוטש, ואין M פירושו שמשטח הדוגמא במצב לאחר השלמת ההדפסה.
טיפול בחום (HT) ולחיצה איזוסטטית חמה (HIP) מובילים לשינויים במבנה המיקרו בתוך סגסוגת Ti-6Al-4V המיוצרת באופן תוסף. לאחר טיפול בחום, מבנה ה"מרטנזיט" המטסטבי מתפרק למבנה + למלרי, ועובי הלמלות גדל בהדרגה ככל שטמפרטורת הטיפול בחום עולה. טיפול ה-HT משפר את חוזק העייפות בהשוואה למצב AB, בעיקר בגלל חסימה של -מושבות (קבוצות גבישים בעלות אוריינטציה דומה של גרגירים) במבנה + lamellar ומתח שיורי המתיחה המוכנס בתהליך ההדפסה התלת מימדית. הַרפָּיָה. הסיבה לכך שטיפול HIP משפר את חוזק העייפות היא לא רק שתי הנקודות המוזכרות במצב HT, אלא גם מקדם את העלמת פגמים בתוך החומר. תוצאות בדיקת μCT הספציפיות של בדיקת רנטגן מוצגות באיור 4 להלן.
איור 4 עיבודי שחזור תלת מימדי של פגמים פנימיים במצבים שונים שלאחר עיבוד. (א) א.ב; (ב) HT; (ג) AB + HIP; (ד) HT + HIP.
מידע על ציטוט נייר:
Bhandari L, Gaur V. שיטות עיבוד שונות לשיפור תכונות העייפות של סגסוגת Ti-6Al-4V[J] בנוי באופן תוסף. כתב העת הבינלאומי לעייפות, 2023: 107850.
