Sammensætningen afTC4 titanlegeringer Ti-6AI-4V, som tilhører (a+β) typen titanlegering. Det har gode omfattende mekaniske egenskaber, høj specifik styrke, fremragende korrosionsbestandighed, god biokompatibilitet og er meget udbredt inden for rumfart, petrokemiske, biomedicinske og andre områder. Denne artikel vælger den plasmaroterende elektrodemetode til forberedelsetitanlegeringspulver, og diskuterer sfæroidiseringsmekanismen af titanlegeringspulver. Evolutionsloven for dens mikrostruktur undersøges, og de vigtigste varmebehandlingsmetoder diskuteres, hvilket giver det nødvendige teoretiske grundlag for anvendelsen af TC4 titanlegering i 3D-printteknologi.
2.1 Eksperimentelle materialer og metoder: TC4-legeringspulver blev fremstillet ved plasmaroterende elektrodeforstøvningsmetode, og dets kemiske sammensætning blev analyseret med instrumenter, som vist i tabel 1.
| Al | Fe | V | C | N | Og | O | H | Af |
| 6.25 | 0.27 | 3.92 | 0.1 | 0.006 | 0.10 | 0.12 | 0.005 | 89.23 |
Ifølge tabellen er H-, N- og O-indholdet i pulveret relativt lavt, hvilket opfylder kravene til udskrivning af højtydende produkter. Formen af pulverpartiklerne fremstillet ved denne proces er meget tæt på sfærisk, med en glat overflade, god flydeevne og ingen for store urenheder. SEM-billedet observeret under et scanningelektronmikroskop er vist i figur 1, og de individuelle pulverpartikler er vist i figur 2. Gennem observation, når den geometriske form af TC4 titanlegeringspulverpartikler er kugleformet, er formbarheden god, mens elliptisk pulver har dårlig flydeevne og formbarhed. Kugleformet titanlegeringspulver har god flydeevne under forberedelse af laser 3D-print.
2.2 Eksperimentelle resultater og analyse 2.2.1 Kugledannende mekanisme af TC4 titaniumlegeringspulver I 3D-printteknologi er metalpulvermateriale råmaterialet til 3D-metaludskrivning, og dets grundlæggende egenskaber har en væsentlig indflydelse på kvaliteten af den endelige produktdannelse. Det er også et af de materielle grundlag og nøgleelementer for at opnå hurtig prototyping. TC4-legeringspulveret fremstillet ved plasmaroterende elektrodeforstøvningsmetode har en partikelform, der er meget tæt på sfærisk, med en glat overflade og god flydeevne. Mekanismen for pulverballing består hovedsageligt af tre processer, som vist i figur 3. I den første proces bliver de smeltede legeringsdråber påvirket af højhastighedsluftstrøm, hvilket får dem til at vokse til en bølget væskefilm og bevæge sig væk fra gascentret ved høj hastighed; I den anden proces er de aflange legeringsdråber på grund af trykket ustabile. Under væskens overfladespænding blæses de derefter og knækkes og danner elliptiske dråber; I den tredje proces fortsætter den elliptiske dråbe med at bryde igen under påvirkning af lufttryk og væskeoverfladespænding og opdeles i flere små dråber. Under påvirkning af overfladespænding har dråben en tendens til at krympe til en sfærisk form under nedstigningsprocessen, og afkølingen accelererer og størkner straks til en sfærisk form.
Dette eksperiment kan opnå TC4 titanlegering partikelstørrelser hovedsageligt fordelt i området 50-160 μm ved at kontrollere de relevante parametre for eksperimentet. Partikelstørrelsesfordelingen er smal og opfylder kravene til 3D-print.
2.2.2 Mikrostruktur af TC4 titanlegeringsprøve Den metallografiske struktur af tværsnittet af TC4 titanlegeringsprøven er vist i figur 4. Når ionstrålen virker på TC4 titanlegeringspulveret, dannes en cirkulær smeltet pool. Inden for den smeltede pool falder temperaturen gradvist fra midten til kanten, hvilket viser en Gaussisk fordeling. Forskellen i temperatur resulterer i varierende grader af smeltning af TC4 titanlegeringspulver, hvor pulvere ved lavere temperaturer i kantområdet forbliver usmeltede eller utilstrækkeligt smeltede, hvilket fører til forskelle i korns mikrostruktur og størrelse mellem smeltepuljen og kantregionen. Brugen af pulspunktstilstand til metalpulverbeklædning kan reducere indflydelsen af temperaturgradient på den varmepåvirkede zone. Når sidstnævnte varmekilde virker på legeringspulveret, supplerer den også energi til kantområdet på det foregående sted til omsmeltning. Efter at have opnået energien, fortsætter kornene med at vokse i retning af energiabsorption.
Det metallografiske strukturfoto af længdesnittet af TC4 titanlegeringsprøven er vist i figur 5. Gennem metallografisk mikroskopobservation er mikrostrukturen grove β-søjleformede produkter. Som vist i figur 5 kan korngrænserne tydeligt observeres, og de søjleformede krystaller vokser langs stablelagets retning med forskellige vækstretninger. Væksten stopper ved den β - søjleformede krystalgrænse, og samtidig fortsætter de søjleformede krystaller langt væk fra substratet med at vokse epitaksialt, med kornvækstfænomen. Efter analyse viste det sig, at den temperatur, der genereres under fremstillingen af TC4-legering ved 3D-print, har en indvirkning på mikrostrukturen af titanlegering. Når noget af legeringspulveret smeltes af ionstråle, opvarmes den forreste del af legeringen. Imidlertid er betafase-selvdiffusionskoefficienten for TC4-legering relativt stor, og mindre energi kan fremme kornvækst. Derfor er søjleformede krystaller tilbøjelige til vækst og overophedning under genopvarmning.
Derfor kan styring af varmekildens energi effektivt ændre mikrostrukturen af TC4-legering.
2.2.3 Fast opløsning og ældningsvarmebehandling Figur 6 viser den metallografiske struktur af TC4-legering i tre forskellige varmebehandlingstilstande: som aflejret (a), 970 ° C/1t+540 °C/4t (b) og 970 °C /1 time (c). Den aflejrede TC4-legering har en blandet mikrostruktur af alfa-fast opløsning og beta-fast opløsning; Efter varmebehandling ved 970 ° C/1h+540 °C/4h (b), blev den metallografiske struktur omdannet til en maskekurvstruktur; Efter yderligere varmebehandling ved 970 ° C/FC/1h (c) blev strukturen transformeret til en bimodal struktur bestående af en kurvlignende struktur og sfæroidiseret alfafase. Blandt dem er højtemperaturkrybeydelsen, styrken og plasticiteten af kurvstrukturen god, mens plasticiteten af den bimodale struktur er lav, og styrken er høj.
Gennem analyse er det kendt, at fast opløsning og ældningsvarmebehandling effektivt kan forbedre styrken og plasticiteten af TC4 titanlegering, men kølehastigheden har en betydelig indvirkning på styrken og plasticiteten af TC4 titanlegering, og passende kølemetoder bør vedtages i produktion.
Figur 7 viser de mikroskopiske billeder af mikrostrukturen af TC4 titanlegeringsnetkurv under forskellige afkølingsmetoder. Når TC4 titanlegering er luftkølet, sker der en semi-diffusionsfasetransformation. Efter fast opløsning og ældningsbehandling vil den faste β-fase-opløsning mellem den primære α-fase-faste opløsning fremstå som en lille sekundær α-fase-fast opløsning, som vist i figur 7 (a); Når TC4 titanlegering afkøles i en ovn, sker der fasetransformation af diffusionstypen. Efter behandling af fast opløsning dannes en bimodal struktur. β-fase-fastopløsningen mellem den primære α-fase-faste opløsning i legeringen producerer ikke sekundær α-fase-fast opløsning på grund af manglen på efterfølgende ældningsvarmebehandling, som vist i figur 7 (b); Til sammenligning kan det ses, at under ovnkølingsbetingelser er korngrænserne og den intragranulære alfafase faste opløsning grovere end under luftkølingsbetingelser. Når TC4 titanlegering udsættes for ydre kræfter, er der større sandsynlighed for, at revner initieres og forplanter sig ved korngrænserne, hvilket resulterer i reduceret plasticitet, og trykstøbning udnyttes ikke.
Resumé: (1) TC4 titanlegeringspulver fremstillet ved plasma roterende elektrodemetode, (Tianjiu Metal kan tilpasse TC4 titanlegeringspulver med forskellige processer i henhold til kundernes behov), pulverpartikelformen er meget tæt på sfærisk, overfladen er glat, flydeevnen er god, og den har gode pulveregenskaber, som opfylder kravene til 3D-print.
(2) Mikrostrukturen af tværsnittet af TC4 titanlegering viser udstrålende søjleformede krystaller fra temperaturcentret til kanten, mens mikrostrukturen af det langsgående snit viser søjleformede krystaller, der vokser langs stablingslagets retning. Styringen af varmekildeenergi kan effektivt forbedre mikrostrukturen af TC4 titanlegering.
(3) Varmebehandlingsmetoden med fast opløsning + aldring og luftkøling forbedrer effektivt styrken og plasticiteten af den aflejrede TC4 titanlegering, hvilket gør dens ydeevne opfylder kravene til TC4 titanlegering 3D-udskrivning.
SAT NANO er den bedste leverandør af TC4 legeringspulver titanlegeringspulver i Kina, vi kan tilbyde 15-45um, 15-53um, 45-105um partikelstørrelser og andre partikelstørrelser, hvis du har nogen forespørgsel, er du velkommen til at kontakte os på sales03 @satnano.com
