خصائص التعب لسبائك التيتانيوم GR5 المصنعة بشكل إضافي بناءً على طرق مختلفة بعد المعالجة

غالبًا ما يتم استخدام طرق مختلفة لمرحلة ما بعد المعالجة، مثل المعالجة الحرارية (HT)، والضغط المتوازن الساخن (HIP)، وتعديل السطح بالليزر، وما إلى ذلك، لتحسين أداء الأجزاء المصنعة بشكل إضافي. كانت هناك بعض الدراسات التي تحاول تحسين ودراسة تأثيرات طرق ما بعد المعالجة المختلفة على خصائص الكلال للسبائك المصنعة بشكل إضافي. ومع ذلك، ليس من الواضح ما هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء الكلال لسبائك التيتانيوم المصنعة بشكل إضافي، لذلك لم يتم بعد تحديد الطريقة المثالية لمرحلة ما بعد المعالجة لتحسين قوة الكلال لسبائك التيتانيوم المصنعة بشكل إضافي. علاوة على ذلك، لم يتم استكشاف تأثير تطبيق المعالجة الحرارية قبل معالجة HIP على تحسين قوة التعب، خاصة بالنسبة لسبائك Ti-6Al-4V).

تدرس هذه المقالة خصائص الشد والتعب لسبيكة Ti-6Al-4V المحضرة بطريقة الصهر الانتقائي بالليزر بطبقة مسحوق في الحالة الأولية وحالة المعالجة الحرارية وحالة الضغط المتوازن الساخن. سد الثغرات البحثية في هذا المجال.

 

تتميز سبيكة الحالة الأولية Ti-6Al-4V التي تم الحصول عليها عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد بأعلى قوة إنتاج وقوة شد وصلابة؛ تعتبر سبيكة Ti-6Al-4V تحت ظروف معالجة آلة المعالجة الحرارية بالضغط المتساوي التضاغط الساخن (HT+HIP+M) أقوى من حيث القوة. منخفضة، ولكن لديها أعلى ليونة. ويرجع ذلك إلى خشونة اللوح وتحلل بنية martensite وتقليل كثافة خلع حدود الطور أثناء المعالجة الحرارية. يتم عرض بيانات القوة الثابتة وليونة الشد المحددة في الجدول 1.

 

الجدول 1: نتائج القوة الساكنة وخصائص الشد التي تم الحصول عليها من خلال طرق مختلفة بعد المعالجة لسبائك التيتانيوم المصنعة بشكل إضافي. يمثل AB الحالة الأولية، ويمثل HT الحالة بعد المعالجة الحرارية عند 850 درجة لمدة ساعتين، ويمثل HIP الحالة التي تم الحفاظ عليها عند 920 درجة و120 ميجا باسكال لمدة ساعتين.

 

الشكل 1: البنية المجهرية لسبائك التيتانيوم المصنعة بشكل إضافي في ظل ظروف مختلفة بعد المعالجة. (أ) AB: الحالة الأولية (ب) HT: 850 درجة لمدة ساعتين؛ (ج) الورك: 920 درجة، 120 ميجا باسكال لمدة ساعتين؛ ( د ) حالة HT + HIP. الاتجاه المحدد على الجانب الأيمن من الشكل هو اتجاه تكديس المادة عند الطباعة.

 

يوضح الشكل 1 البنية المجهرية لسبائك التيتانيوم المصنعة بشكل إضافي في ظل حالات ما بعد المعالجة المختلفة. هذه الصورة هي صورة متناثرة تم التقاطها تحت المجهر الإلكتروني. في هذه الصورة، الطور ذو التباين الأبيض هو الطور، والمرحلة ذات التباين الأسود والرمادي هي الطور. يتم توضيح خصائص البنية المجهرية الفريدة لسبائك التيتانيوم المطبوعة في الشكل، بما في ذلك حدود حبيبات الطور الأصلية وبنية ويدمانستاتن. تظهر النتائج في الشكل 2 نتائج اختبار TEM في ظل ظروف مختلفة بعد المعالجة.

 

الشكل 2: نتائج مراقبة TEM لـ Ti-6Al-4V المصنعة بشكل إضافي في حالات ما بعد المعالجة المختلفة والحالات الأولية. (أ) أب؛ ( ب ) HT ؛ (ج) أب + الورك؛ (د) HT + الورك.

 

تم تطبيق المعالجة الحرارية، أي ظروف HT + HIP، قبل الضغط المتوازن الساخن، ثم تم صقل سطح العينة (HT + HIP + M). لقد وجد أن قوة الكلال لـ Ti-6Al-4V قد تحسنت بشكل ملحوظ في ظل هذه الحالة، مقارنة بالحالة الأولية التي تحسنت بما يقرب من 5 مرات، بينما زادت المعالجة الحرارية وحدها من قوة الكلال بنسبة تقريبًا 3 مرات مقارنة بالحالة الأصلية. يظهر منحنى SN المحدد في الشكل 3.

 

الشكل 3: منحنيات SN في ظل ظروف مختلفة بعد المعالجة. تظهر طريقة المعالجة اللاحقة المحددة في وسيلة الإيضاح الموجودة في الزاوية اليمنى العليا من الشكل. من بينها، يعني M أن سطح العينة مصقول، ولا يعني M أن سطح العينة في الحالة بعد اكتمال الطباعة.

 

تؤدي المعالجة الحرارية (HT) والضغط المتوازن الساخن (HIP) إلى تغييرات في البنية المجهرية داخل سبيكة Ti-6Al-4V المصنعة بشكل إضافي. بعد المعالجة الحرارية، يتحلل الهيكل الحلقي شبه المستقر ′ martensite إلى هيكل صفائحي +، ويزداد سمك الصفائح تدريجيًا مع زيادة درجة حرارة المعالجة الحرارية. يعمل علاج HT على تحسين قوة التعب مقارنةً بحالة AB، ويرجع ذلك أساسًا إلى عرقلة -المستعمرات (مجموعات بلورية ذات اتجاه حبيبي مماثل) في البنية الصفائحية + وإجهاد الشد المتبقي الناتج عن عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد. استرخاء. السبب وراء تحسين علاج HIP لقوة التعب ليس فقط النقطتين المذكورتين في حالة HT، ولكنه يعزز أيضًا إزالة العيوب داخل المادة. تظهر نتائج اختبار الأشعة السينية μCT المحددة في الشكل 4 أدناه.

 

الشكل 4: عروض إعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد للعيوب الداخلية في ظل حالات ما بعد المعالجة المختلفة. (أ) أب؛ ( ب ) HT ؛ (ج) أب + الورك؛ (د) HT + الورك.

معلومات الاقتباس الورقي:

Bhandari L، Gaur V. طرق مختلفة للمعالجة اللاحقة لتحسين خصائص الكلال لسبائك Ti-6Al-4V المبنية بشكل إضافي[J]. المجلة الدولية للتعب، 2023: 107850.