СоставТитановый сплав TC4Ти-6АИ-4В относится к титановому сплаву типа (а+β). Он обладает хорошими комплексными механическими свойствами, высокой удельной прочностью, отличной коррозионной стойкостью, хорошей биосовместимостью и широко используется в аэрокосмической, нефтехимической, биомедицинской и других областях. В этой статье выбран метод плазменного вращающегося электрода для подготовкипорошок титанового сплаваи обсуждается механизм сфероидизации порошка титанового сплава. Исследован закон эволюции его микроструктуры и обсуждены основные методы термообработки, создающие необходимую теоретическую основу для применения титанового сплава ТС4 в технологии 3D-печати.
2.1 Экспериментальные материалы и методы: Порошок сплава TC4 был приготовлен методом распыления плазменным вращающимся электродом, и его химический состав был проанализирован приборами, как показано в Таблице 1.
| Ал | Фе | V | C | N | И | O | H | Из |
| 6.25 | 0.27 | 3.92 | 0.1 | 0.006 | 0.10 | 0.12 | 0.005 | 89.23 |
Согласно таблице содержание H, N и O в порошке относительно невелико, что соответствует требованиям для печати высокопроизводительной продукции. Форма частиц порошка, полученного этим способом, очень близка к сферической, с гладкой поверхностью, хорошей сыпучестью и отсутствием излишних примесей. Изображение СЭМ, наблюдаемое под сканирующим электронным микроскопом, показано на рисунке 1, а отдельные частицы порошка показаны на рисунке 2. По результатам наблюдения, когда геометрическая форма частиц порошка титанового сплава TC4 является сферической, формуемость хорошая, в то время как эллиптический порошок имеет плохую текучесть и формуемость. Сферический порошок титанового сплава обладает хорошей сыпучестью при подготовке к лазерной 3D-печати.
2.2 Результаты экспериментов и анализ 2.2.1 Механизм формирования шариков из порошка титанового сплава TC4 В технологии 3D-печати металлический порошок является сырьем для 3D-печати металлом, и его основные свойства оказывают существенное влияние на качество формирования конечного продукта. Это также одна из материальных основ и ключевых элементов для быстрого прототипирования. Порошок сплава TC4, полученный методом распыления плазменным вращающимся электродом, имеет форму частиц, очень близкую к сферической, с гладкой поверхностью и хорошей сыпучестью. Механизм комкования порошка в основном состоит из трех процессов, как показано на рисунке 3. В первом процессе на капли расплавленного сплава воздействует высокоскоростной поток воздуха, в результате чего они превращаются в волнистую пленку жидкости и удаляются от газового центра. на высокой скорости; Во втором процессе из-за давления удлиненные капли сплава нестабильны. Под действием поверхностного натяжения жидкости они затем выдуваются и разбиваются, образуя эллиптические капли; В третьем процессе эллиптическая капля продолжает снова разрушаться под действием давления воздуха и поверхностного натяжения жидкости и сегментируется на несколько мелких капель. Под действием поверхностного натяжения капля в процессе спуска стремится сжаться в сферическую форму, а охлаждение ускоряется, сразу же затвердевая до сферической формы.
В этом эксперименте можно получить размеры частиц титанового сплава TC4, преимущественно распределенные в диапазоне 50-160 мкм, контролируя соответствующие параметры эксперимента. Распределение частиц по размерам узкое и соответствует требованиям 3D-печати.
2.2.2 Микроструктура образца титанового сплава TC4 Металлографическая структура поперечного сечения образца титанового сплава TC4 показана на рисунке 4. Когда ионный луч воздействует на порошок титанового сплава TC4, образуется круглая расплавленная ванна. Внутри ванны расплава температура постепенно снижается от центра к краям, демонстрируя распределение Гаусса. Разница в температуре приводит к разной степени плавления порошка титанового сплава TC4, при этом порошки при более низких температурах в краевой области остаются нерасплавленными или недостаточно расплавленными, что приводит к различиям в микроструктуре и размерах зерен между ванной расплава и краевой областью. Использование точечно-импульсного режима при наплавке металлическими порошками позволяет снизить влияние температурного градиента на зону термического влияния. Когда последний источник тепла воздействует на порошок сплава, он также дополняет энергию краевой области предыдущего пятна для переплавки. Получив энергию, зерна продолжают расти в направлении поглощения энергии.
Фотография металлографической структуры продольного сечения образца титанового сплава ТС4 представлена на рисунке 5. По данным металлографического микроскопа микроструктура представляет собой грубые β-столбчатые продукты. Как показано на рисунке 5, четко видны границы зерен, а столбчатые кристаллы растут вдоль направления слоя укладки с разными направлениями роста. Рост прекращается на границе β - столбчатый кристалл, и в то же время столбчатые кристаллы вдали от подложки продолжают расти эпитаксиально с явлением роста зерен. После анализа было обнаружено, что температура, возникающая при изготовлении сплава TC4 методом 3D-печати, влияет на микроструктуру титанового сплава. Когда часть порошка сплава расплавляется ионным лучом, передняя часть сплава повторно нагревается. Однако коэффициент самодиффузии бета-фазы сплава TC4 относительно велик, и меньшая энергия может способствовать росту зерна. Поэтому столбчатые кристаллы склонны к росту и перегреву при повторном нагревании.
Следовательно, управление энергией источника тепла может эффективно изменить микроструктуру сплава TC4.
2.2.3 Термическая обработка твердым раствором и старением. На рисунке 6 показана металлографическая структура сплава TC4 в трех различных состояниях термообработки: при осаждении (а), 970 °C/1ч+540 °C/4ч (б) и 970 °C. /1ч (с). Наплавленный сплав TC4 имеет смешанную микроструктуру твердого альфа-раствора и твердого бета-раствора; После термообработки при 970°С/1ч+540°С/4ч (б) металлографическая структура трансформировалась в сетчатую корзинчатую структуру; После дальнейшей термообработки при 970°С/FC/1ч (с) структура трансформировалась в бимодальную структуру, состоящую из корзинообразной структуры и сфероидизированной альфа-фазы. Среди них характеристики ползучести при высоких температурах, прочность и пластичность корзиночной структуры хорошие, в то время как пластичность бимодальной структуры низкая, а прочность высокая.
Благодаря анализу известно, что термическая обработка твердым раствором и старением может эффективно улучшить прочность и пластичность титанового сплава TC4, но скорость охлаждения оказывает значительное влияние на прочность и пластичность титанового сплава TC4, поэтому следует использовать соответствующие методы охлаждения. в производстве.
На рис. 7 показаны микроскопические изображения микроструктуры сетчатой корзины из титанового сплава ТС4 при различных методах охлаждения. При воздушном охлаждении титанового сплава ТС4 происходит полудиффузионное фазовое превращение. После обработки твердым раствором и старением твердый раствор β-фазы между твердым раствором первичной α-фазы будет выглядеть как небольшой вторичный твердый раствор α-фазы, как показано на рисунке 7 (a); При охлаждении титанового сплава ТС4 в печи происходит фазовое превращение диффузионного типа. После обработки твердым раствором образуется бимодальная структура. Твердый раствор β-фазы между твердым раствором первичной α-фазы в сплаве не образует вторичный твердый раствор α-фазы из-за отсутствия последующей термообработки старением, как показано на рисунке 7 (b); Для сравнения видно, что в условиях печного охлаждения границы зерен и внутризеренный твердый раствор альфа-фазы более крупные, чем в условиях воздушного охлаждения. Когда титановый сплав TC4 подвергается воздействию внешних сил, на границах зерен с большей вероятностью возникают и распространяются трещины, что приводит к снижению пластичности, и печатное формование не используется.
Краткое описание: (1) Порошок титанового сплава TC4, приготовленный методом плазменного вращающегося электрода (Tianjiu Metal может настроить порошок титанового сплава TC4 с помощью различных процессов в соответствии с потребностями клиента), форма частиц порошка очень близка к сферической, поверхность гладкая, сыпучесть хорошая, порошок имеет хорошие характеристики, что соответствует требованиям 3D-печати.
(2) Микроструктура поперечного сечения титанового сплава ТС4 демонстрирует радиальные столбчатые кристаллы от температурного центра к краю, а микроструктура продольного сечения показывает столбчатые кристаллы, растущие вдоль направления слоя укладки. Контроль энергии источника тепла может эффективно улучшить микроструктуру титанового сплава TC4.
(3) Метод термообработки твердого раствора + старения и воздушного охлаждения эффективно повышает прочность и пластичность наплавленного титанового сплава TC4, благодаря чему его характеристики соответствуют требованиям 3D-печати титановым сплавом TC4.
SAT NANO является лучшим поставщиком порошка титанового сплава из сплава TC4 в Китае. Мы можем предложить частицы размером 15-45 мкм, 15-53 мкм, 45-105 мкм и другие размеры частиц. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону 03 @satnano.com
