Pwogrè nan EBM fòme TC4 Titàn Alloy

Premyèman, modèl 3D pati a koupe ak kouch dapre yon sèten epesè atravè Magicsl9.0 lojisyèl pou jwenn enfòmasyon an jeneral 2D nan pati a. Lè sa a, sistèm nan EBM respire gaye poud alyaj la nan yon epesè sèten sou substra a, epi sèvi ak gwo bout bwa a elèktron ki te fòme pa aktyèl pase nan fil la tengstèn kòm sous la chalè. Anba aksyon bobin la konsantre ak bobin elektwomayetik devyasyon an, se poud alyaj sou substra a trete. Eskane fonn. Chak fwa gwo bout bwa elèktron analize ak fonn yon kouch, workbench la desann nan yon wotè kouch, ak Lè sa a, poud lan gaye ankò. Gwo bout bwa elèktron la analize ak fonn pwosesis la repete, epi chak kouch trete kondanse nan yon antye. Pwosesis manifakti tout antye te pote soti nan yon anviwònman vakyòm, efektivman evite posiblite pou alyaj Titàn yo te soksid pandan pwosesis. Apre fabrikasyon an fini, sistèm EBM la pran pati yo soti nan chanm konstriksyon an epi mete yo nan sistèm rekiperasyon poud lan. Se gwo presyon lè yo itilize nan PRS la pou retire poud ki konfòme yo ak sifas pati yo, epi finalman jwenn pati moule ak yon sifas ki lis.

Paramèt prensipal yo nan teknoloji EBM yo enkli kouran gwo bout bwa elèktron, vòltaj akselerasyon, vitès optik, epesè kouch, espas liy optik ak konpansasyon konsantre. Lè w ajiste paramèt sa yo, yo ka jwenn diferan dansite enèji, tankou ogmante kouran elèktron oswa diminye vitès optik la. Pi wo dansite enèji ka jwenn. Kantite dansite enèji anpil afekte mikrostruktur, domaj ak pwopriyete mekanik pati moule yo. Dansite enèji apwopriye pral fè alyaj la gen pi bon pwopriyete mekanik. Akòz pwosesis la fòme inik nan teknoloji EBM, mikrostruktur ak pwopriyete mekanik nan EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj fòme pati yo diferan de sa yo ki nan konvansyonèl manifaktire (tankou Forge) TC4 Titàn alyaj ki te fòme pati.

2.1 Mikwostrikti ak enfliyanse faktè EBM te fòme TC4 Titàn alyaj

Chanjman tanperati a nan EBM fòme TC4 Titàn alyaj pandan pwosesis la fòme afekte mikrostruktur li yo. Premyèman, poud lan fonn anba aksyon gwo bout bwa a elèktron, ak tanperati alyaj likid la rive nan apeprè 1700 degre, ki se pi wo pase tanperati tranzisyon faz nan alyaj Titàn TC4 (995 degre). Nan moman sa a, alyaj likid la konpoze de grenn orijinal yo; Lè sa a, kòm travès elektwon an deplase lwen, alyaj likid la rapidman refwadi nan tanperati konstriksyon an (jeneralman 650-700 degre) pou rete estab epi vin solid. Nan moman sa a, alyaj la sibi → + , ak faz ki tankou zegwi ak faz kolòn presipite. A1-Bermani et al. kwè ke lè pousantaj refwadisman an pi gran pase 410 degre / s nan etap sa a, metastable 'martensite pral presipite, ki pral dekonpoze nan yon estrikti + kouch apre yo fin ekspoze a yon anviwònman tanperati ki wo pou yon tan long, ak pi fò nan li pral. Fine zegwi-tankou lat, ak yon ti pòsyon nan faz. Lè sa a, fòme alyaj Titàn TC4 a tou dousman refwadi soti nan tanperati konstriksyon nan tanperati chanm, ak mikrostruktur alyaj la pa chanje anpil epi li toujou konpoze de + faz. Mikrostrikti EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj ak Forge ki te fòme TC4 Titàn alyaj yo montre nan Figi 2.

Entelektyèl domestik yo ak etranje yo te fè anpil rechèch sou mikrostruktur EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj e yo te jwenn ke faktè tankou paramèt pwosesis bòdi, pozisyon pati yo moule, ak gwosè pati yo modle pral afekte pousantaj refwadisman nan. alyaj la pandan pwosesis bòdi a, kidonk afekte gwosè grenn li yo. Hrabe et al. te jwenn ke, anba kondisyon yo nan asire ke opinyon enèji a ka konplètman fonn poud alyaj Titàn TC4 a pou fòme pati dans, yon fason apwopriye ogmante vitès optik elektwon gwo bout bwa a pral lakòz gwosè a nan pisin lan fonn diminye, to a refwadisman ogmante, ak konsa patikil pi fin pral presipite. lath ak faz beta. Murr et al. ak Wang et al. te jwenn ke mikrostruktur EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj diferan nan diferan kote. Jan yo montre nan Figi 3, pozisyon ki gen yon wotè depo ki pi ba gen yon pousantaj refwadisman ki pi wo paske li pi pre substra bòdi a. Li se yon zòn kwasans enstab epi li gen tandans fè presipite faz amann ki tankou zegwi; pozisyon an ak yon wotè depo ki pi wo gen yon pousantaj refwadisman ki pi wo. Plis lath la pi epè, se pi gwo grenn yo; apre yo fin depoze nan yon wotè sèten, li se nan yon zòn kwasans ki estab, ak gwosè a nan lath la ak grenn yo gen tandans yo dwe ki estab. Wang et al. tou etidye efè a nan gwosè pati moule sou mikrostruktur EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj epi li te jwenn ke pandan pwosesis la fizyon kouch pa kouch ak solidifikasyon, echantiyon ki pi piti te gen yon pi gwo pousantaj refwadisman, konsa presipite faz pi rafine. Galarraga et al. plis etidye epi li te jwenn ke chanjman ki fèt nan mikrostruktur EBM moule TC4 Titàn alyaj yo gen rapò ak tan an rezidans nan chanm nan bati. Si tan rezidans lan twò lontan, li pral lakòz wotè depo nan pati anba a nan wotè depo a pi ba ak mikrostruktur la pi koryas. rezilta. ,

2.2 Defo nan EBM moule TC4 Titàn alyaj

Akòz seleksyon move nan paramèt pwosesis oswa entèferans pwosesis, EBM ki te fòme pati alyaj TC4 Titàn ka pwodwi domaj divès kalite. Zhai et al. te jwenn ke gen de domaj tipik nan mikrostruktur EBM-moule TC4 Titàn alyaj: youn se pò a ki te koze pa gaz la Agon antrene nan poud lan ki defektye; lòt la se pò a ki te koze pa pòv k ap fonn nan poud lan alyaj.

Gong et al. klase TC4 Titàn alyaj domaj nan de gwo kategori ki baze sou dansite enèji nan gwo bout bwa a elèktron opinyon. Lè dansite enèji a twò ba, li pa ase konplètman konekte pisin yo fonn nan pisin yo fonn ak ant kouch, fòme domaj k ap fonn iregilye akonpaye pa yon sèten kantite porositë. Lè dansite enèji a twò wo, chalè lokal monte rapidman. Lè poud lan fonn, li spheroidizes anba aksyon an nan tansyon sifas (konduktiviti nan tèmik nan poud lan se ba), kidonk fòme porositë. Kahnert et al. te jwenn ke si D 'enèji a twò wo, se pa sèlman bon jan kalite a sifas nan pati yo moule deteryore, men nan ka grav, machin nan sib nan sistèm nan kouch poud ap sispann travay, se konsa ke pwosesis fabrikasyon an tèt li dwe sispann. Anplis de sa, lè aktyèl gwo bout bwa elèktron depase yon sèten papòt, poud alyaj la pral soufle, kite porositë iregilye nan kouch la. Nan ka grav, tout kabann poud lan pral tonbe, jan yo montre nan Figi 5; Preparasyon nan kabann poud lan Chalè yo itilize pou amelyore adezyon li yo, simonte pouse gwo bout bwa a elèktron sou poud alyaj la, epi evite efondreman poud. Defo pral gen yon enpak negatif sou pwopriyete yo mekanik nan alyaj C4 Titàn. Paramèt pwosesis EBM yo dwe optimize, tankou kontwole vitès optik, ajiste espas liy eskanè, ak optimize aktyèl gwo bout bwa elèktron, pou diminye ensidan an nan domaj.

3.1 Pwopriyete tensile nan EBM fòme TC4 Titàn alyaj

Bruno et al. etidye pwopriyete yo tansyon nan alyaj TC4 Titàn ki te fòme pa EBM fòme ak fòje. Depi EBM ki te fòme TC4 alyaj Titàn gen tandans fè defo pò yo pandan pwosesis la fòme, ak mikrostruktur li yo distribye inegalman, sa ki lakòz fòs rupture li yo, Fòs yo sede pi wo yo se 996MPa ak 919MPa respektivman, ki se yon ti kras pi ba pase fòs nan fòje TC4 Titàn. alyaj (fòs rupture ak fòs sede se 1034MPa ak 991MPa respektivman); Wang et al. tou etidye pwopriyete yo tensil nan EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj. Li te jwenn ke fòs rupture li yo se 1002MPa, fòs sede se 932MPa, ak elongasyon se 14.4%. Tout endikatè pèfòmans yo pi wo pase sa yo ki nan forgings alyaj Titàn TC4 apre tretman an recuit ak aje.

Gen anisotropi enpòtan nan pwopriyete yo mekanik nan EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj. Bruno et al. ak Hrabe et al. te jwenn ke fòs rupture nan echantiyon EBM moule nan direksyon orizontal la te pi fò pase sa ki nan direksyon vètikal, pandan y ap elongasyon an nan direksyon orizontal nan echantiyon yo moule te pi piti pase elongasyon an nan direksyon vètikal la. Sa a se ki te koze pa grenn yo B inegal andedan alyaj la: echantiyon an moule sitou grandi nan direksyon vètikal la; fòmasyon nan pi piti grenn prensipal nan direksyon orizontal diminye akimilasyon estrès nan limit grenn yo, kidonk retade inisyasyon nan fant ak fè li yon ti kras pi gwo elongasyon.

Hrabe et al. te jwenn ke ogmante vitès la optik gwo bout bwa elèktron (negativman ki gen rapò ak dansite enèji a) pral yon ti kras diminye epesè nan plak la (1.16μm → 0.95un), kidonk ogmante fòs la rupture, fòs sede ak microhardness pa 2% respektivman. , 3% ak 2%.

Formanoir et al. kenbe EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj la nan 950 degre pou 60 minit ak 1040 degre pou 30 minit respektivman, lè l sèvi avèk de metòd refwadisman: refwadisman dlo ak refwadisman lè. Fòs nan rupture ak fòs sede nan alyaj la te yon ti kras redwi, ak elongasyon an pa te siyifikativman amelyore. Li montre ke sèlman kontwole paramèt kle yo nan fòme EBM se yon fason efikas amelyore pwopriyete yo nan alyaj la.

3.2 Pwopriyete fatig nan EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj

Chan et al. teste lavi a fatig (kantite sik) nan EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj ak woule TC4 Titàn alyaj anba aksyon an nan altène estrès koube nan 600MPa (± 10%). Rezilta yo montre ke lavi a fatig nan EBM ki te fòme TC4 alyaj Titàn se sèlman 17% nan lavi a fatig nan alyaj woule; se ka zo kase nan EBM ki te fòme TC4 Titàn alyaj distribiye ak porositë nan diferan fòm akòz zòn k ap fonn pòv, ak brutality sifas li yo tou byen lwen. Pi wo pase woule TC4 alyaj Titàn, ki se yon rezon enpòtan pou lavi fatig ki ba li yo.

Tammas-Williams et al. te jwenn ke tretman cho izostatik peze ka efektivman elimine pifò porositë nan alyaj Titàn EBM ki te fòme TC4, men si gen kèk twou tinèl nan echantiyon an epi yo konekte ak sifas la, gaz agon ki wo-presyon anba tretman HIP pral antre nan tinèl yo. . Nan porositë yo, domaj tinèl sa yo elaji yon ti kras, sa ki lakòz tretman HIP la echwe; ajoute yon kouch nan echantiyon an anvan HIP ka retire domaj tinèl yo. Shui et al. te jwenn ke apre tretman HIP nan EBM ki te fòme TC4 alyaj Titàn, byenke laths yo te vin pi epè, dansite debwatman an diminye, ak fòs la rupture ak fòs sede diminye soti nan 870MPa ak 788MPa a 819MPa ak 711MPa respektivman, tretman HIP te fè estrikti a plis inifòm, dansite relatif la nan alyaj la ogmante soti nan 99.3% a 99.8%, diminye sous yo nan inisyasyon krak, kidonk ogmante fòs nan fatig soti nan 460boa a 580MPa.