Модуль упругости и твердость титанового сплава, сформировавшегося в условиях электронного лучевого сплавления при 3D-печати проволокой
| Parent link: | Новосибирский государственный технический университет. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты): научно-технический и производственный журнал.— .— Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999-.— 1994-6309 |
|---|---|
| Corporate Author: | |
| Other Authors: | , , , , , , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Введение. Развитие и промышленное освоение аддитивных технологий зависит от многих факторов, среди которых немаловажную роль играет производительность процесса печати и коэффициент использования материала. Поэтому интерес к применению проволочных технологий в условиях печати все более привлекает внимание. Использование электронно-лучевых установок для этих целей является наиболее эффективным и конкурентноспособным в случае изготовления деталей из сплавов, обладающих повышенной окисляемостью (титан, нержавеющие стали и др.), так как процесс послойного сплавления происходит в вакууме. Применение для этих целей сварочной титановой проволоки типа ВТ6св представляется наиболее предпочтительным вследствие доступности и широкой номенклатуры по толщине. Однако одной из особенностей такого титанового сплава является его отличие по легирующим элементам (в меньшую сторону) в сравнении со сплавами типа ВТ6 и Ti-6Al-4V. Высокая производительность процесса печати проволокой и состав сплава ВТ6св влияют на особенность структурно-фазового состояния и свойств формирующегося сплава. Известно, что модуль упругости и твердость сплавов являются очень важными характеристиками, которые могут измеряться быстро, в том числе и с помощью методов неразрушающего контроля. Целью работы является исследование возможности применения различных методов измерения модуля упругости и контроля твердости для исследования образцов, напечатанных титановой проволокой ВТ6св на электронно-лучевой установке Института физики прочности и материаловедения СО РАН. Методы исследования образцов из титановых сплавов ВТ6св, полученных трехмерной печатью, и титановых сплавов типа ВТ1-0, ВТ6 и Ti-6Al-4V в разных структурных состояниях: металлографический анализ, исследование модуля упругости методом ультразвукового контроля, индентированием на макро- и микроуровнях, измерение твердости индентированием. Результаты и обсуждение. Установлено, что формирующийся при электронно-лучевой печати титановый сплав из проволоки ВТ6св имеет типичную столбчатую структуру, простирающуюся на всю высоту образца и сформировавшуюся при различных термических условиях в различных зонах при получении образца. Особенности формирования структуры обеспечивают особенности измеряемых значений модуля упругости и твердости в различных участках образца. Анализ полученных значений модуля упругости для напечатанного образца показал, что они несколько выше, чем значения модуля, полученные для сплавов в состоянии поставки типа Ti-6Al-4V, в то время как значения твердости, наоборот, оказались более низкими. Анализ данных по измерению модуля упругости методами индентирования показал, что получаемые значения при микроиндентировании более низкие, чем при макроиндентировании, которые близки к значениям, полученным с помощью ультразвука, а также к известным из других источников. Разница значений модулей упругости в различных пространственных участках напечатанного образца свидетельствует о структурно-фазовой чувствительности модуля упругости и демонстрирует возможности используемых в работе методов их измерения. Introduction. The development and application of additive manufacturing depends on many factors, including the printing process performance and buy-to-fly ratio. Wire-feed electron-beam additive manufacturing (EBAM) is attracting more and more attention from research teams. Moreover, the use of electron beams is the most effective and competitive for additive manufacturing of parts from alloys possessing high oxidation characteristics, e.g., titanium, stainless steels, since selective laser melting occurs in vacuum. Welding titanium wire VT6sv is the most preferable choice due to its availability and a wide range of thickness. This alloy, however, has fewer alloying elements than VT6 (Ti–6Al–4V) alloys. The high performance of wire-feed 3D printing and the VT6sv alloy composition affect the structure, phase composition, and properties of the fabricated alloy. As is known, the elastic modulus and hardness of alloys are important parameters, which can be measured rapidly also using non-destructive testing. The purpose of this work is to study the application of different approaches to measuring the elastic modulus and hardness of products obtained by wire-feed EBAM using the equipment of the Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS. Research methods. The structure of VT6sv titanium alloys fabricated by 3D printing and VT1- 0 (Grade 2), VT6 (Ti–6Al–4V) alloys, was investigated by different methods such as metallography, ultrasonic gauging, instrumented indentation technique, macro- and micro-indentation, indentation hardness testing. Results and Discussion. Titanium alloy fabricated from VT6sv titanium wire under different thermal conditions has a typical columnar structure throughout the forging height. The structure formation determines the elastic modulus and hardness at various points of the forging. It is found that the elastic modulus is higher than that of as-delivered Ti–6Al–4V alloys, while the hardness is lower. Micro-indentation shows lower values of the elastic modulus than macro-indentation, which approach to values obtained by ultrasonic gauging and in other works. Different values of the elastic modulus at different points of the 3D printed forging indicate its sensitivity to the structure and phase composition of the material and demonstrate capabilities of measuring techniques used in this work. Текстовый файл |
| Language: | Russian English |
| Published: |
2023
|
| Series: | Материаловедение |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dx.doi.org/10.17212/1994-6309-2023-25.4-180-201 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=673672 |