Новые исследования в области 3D-печати на титане

19.01.2020 - Статьи

Титан (Ti) можно найти везде, от теннисных ракеток до реактивных двигателей. Титановые сплавы обладают высокой прочностью на растяжение, малым весом, исключительной коррозионной стойкостью и устойчивостью к экстремальным температурам, что делает их ценными материалами при строительстве самолетов, военных и космических кораблей. Сварные титановые трубы используются в химической и нефтяной промышленности для обеспечения коррозионной стойкости.

Рост аддитивного производства или 3D-печати, как это общеизвестно, только увеличивает использование этого универсального металла. 3D-печать на металле когда-то была слишком дорогостоящей, но теперь технологии 3D-печати на металле могут быть более эффективными, чем некоторые традиционные методы производства, и производить сопоставимый или даже лучший продукт в зависимости от применения. Например, прямое металлическое лазерное спекание (DMLS) позволяет быстро создавать очень сложные геометрические формы и применяется для изготовления деталей реактивного двигателя, которые могут быть сложны при использовании традиционных методов. Техника DMLS также позволяет обрабатывать более широкий спектр сплавов для создания более прочных и долговечных деталей.

Металлическая 3D-печать развивается, потому что материалы, используемые в процессе, также развиваются. Металлические порошки, адаптированные к конкретным технологиям 3D-печати, быстро появляются, чтобы соответствовать многим применениям в аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности. Составы включают различные марки нержавеющей стали, низколегированных сталей, никелевых и кобальтовых сплавов, титановых сплавов или других металлических сплавов.

Металлические сплавы с 3D-печатью обладают преимуществами гибкости дизайна при меньших затратах материалов и стоимости. Однако в случае титана методы печати на основе порошка также увеличивают количество и размер пор в конечном продукте, что может снизить устойчивость материала к усталостной или циклической деформации и привести к поломке, как поясняется в статье на сайте Национальной лаборатории Аргонны. Чтобы понять причину пористости в титановых сплавах с 3D-печатью, исследователи из Университета Карнеги-Меллона и Аргоннской национальной лаборатории исследовали обычный титановый сплав Ti-6Al-4V в микронном масштабе, используя микротомографию, инструмент для быстрой визуализации. Ti-6Al-4V с добавлением добавок содержит 6% алюминия и 4% ванадия и популярен в аэрокосмической и биомедицинской промышленности, где важны скорость изготовления и уникальные конструкции.

Исследователи оценили количество, объем и распределение пор в образцах Ti-6Al-4V, используя ряд параметров печати, которые значительно влияли на пористость, но не устраняли ее. Печать больших областей расплава на более низкой скорости привела к меньшему количеству пор в целом, но эти образцы также показали кластеризацию пор на поверхности, что заставило исследователей сосредоточиться на порошке титанового сплава, а не на параметрах печати.

Состав металлического сплава, независимо от того, используется ли он в добавке или в традиционном производстве, должен быть проверен, чтобы обеспечить соблюдение химических характеристик продукта. Рентгеновская флуоресценция с дисперсией по длине волны (WDXRF) является неразрушающим аналитическим методом, который быстро обеспечивает точные проценты широкого диапазона элементов для характеристики материала и анализа.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *