SloženíTitanová slitina TC4je Ti-6AI-4V, který patří do slitiny titanu typu (a+β). Má dobré komplexní mechanické vlastnosti, vysokou specifickou pevnost, vynikající odolnost proti korozi, dobrou biokompatibilitu a je široce používán v letectví, petrochemii, biomedicíně a dalších oborech. Tento článek vybírá způsob přípravy plazmové rotační elektrodyprášek ze slitiny titanua pojednává o mechanismu sféroidizace prášku slitiny titanu. Je prozkoumán zákon vývoje její mikrostruktury a diskutovány hlavní metody tepelného zpracování, které poskytují nezbytný teoretický základ pro aplikaci titanové slitiny TC4 v technologii 3D tisku.
2.1 Experimentální materiály a metody: Prášek slitiny TC4 byl připraven metodou atomizace plazmovou rotační elektrodou a jeho chemické složení bylo analyzováno přístroji, jak je uvedeno v tabulce 1.
| Al | Fe | V | C | N | A | O | H | Z |
| 6.25 | 0.27 | 3.92 | 0.1 | 0.006 | 0.10 | 0.12 | 0.005 | 89.23 |
Podle tabulky je obsah H, N a O v prášku relativně nízký, což splňuje požadavky na tisk vysoce výkonných produktů. Tvar práškových částic připravených tímto procesem je velmi blízký kulovému, s hladkým povrchem, dobrou tekutostí a bez nadměrných nečistot. SEM obraz pozorovaný pod rastrovacím elektronovým mikroskopem je zobrazen na obrázku 1 a jednotlivé částice prášku jsou zobrazeny na obrázku 2. Díky pozorování, když je geometrický tvar částic prášku titanové slitiny TC4 sférický, je tvarovatelnost dobrá, zatímco eliptický prášek má špatnou tekutost a tvarovatelnost. Sférický prášek z titanové slitiny má dobrou tekutost při přípravě laserového 3D tisku.
2.2 Experimentální výsledky a analýza 2.2.1 Mechanismus tvarování kuliček prášku z titanové slitiny TC4 V technologii 3D tisku je kovový práškový materiál surovinou pro kovový 3D tisk a jeho základní vlastnosti mají významný vliv na kvalitu tvorby konečného produktu. Je to také jeden z materiálových základů a klíčových prvků pro dosažení rychlého prototypování. Prášek slitiny TC4 připravený metodou atomizace plazmovou rotační elektrodou má tvar částic velmi blízký sférickému, s hladkým povrchem a dobrou tekutostí. Mechanismus kuličkování prášku sestává hlavně ze tří procesů, jak je znázorněno na obrázku 3. V prvním procesu jsou kapičky roztavené slitiny zasaženy vysokorychlostním prouděním vzduchu, což způsobuje, že rostou do zvlněného tekutého filmu a pohybují se pryč od plynového centra. při vysoké rychlosti; Při druhém procesu jsou podlouhlé kapičky slitiny vlivem tlaku nestabilní. Pod povrchovým napětím kapaliny jsou pak nadouvány a rozbíjeny a tvoří eliptické kapičky; Ve třetím procesu se eliptická kapka opět láme působením tlaku vzduchu a povrchového napětí kapaliny a je rozdělena na několik malých kapiček. Působením povrchového napětí má kapka tendenci se při sestupu smršťovat do kulovitého tvaru a ochlazování se zrychluje, okamžitě tuhne do kulovitého tvaru.
Tento experiment může získat velikosti částic titanové slitiny TC4 distribuované převážně v rozmezí 50-160 μm řízením příslušných parametrů experimentu. Distribuce velikosti částic je úzká a splňuje požadavky 3D tisku.
2.2.2 Mikrostruktura vzorku titanové slitiny TC4 Metalografická struktura příčného řezu vzorku titanové slitiny TC4 je znázorněna na obrázku 4. Když iontový paprsek působí na prášek titanové slitiny TC4, vytvoří se kruhová roztavená lázeň. V roztavené lázni teplota postupně klesá od středu k okraji, což ukazuje Gaussovo rozložení. Rozdíl teplot má za následek různé stupně tavení prášku titanové slitiny TC4, přičemž prášky při nižších teplotách v okrajové oblasti zůstávají neroztavené nebo nedostatečně roztavené, což vede k rozdílům v mikrostruktuře a velikosti zrna mezi tavnou lázní a okrajovou oblastí. Použití pulzního bodového režimu pro kovové práškové povlakování může snížit vliv teplotního gradientu na tepelně ovlivněnou zónu. Když druhý zdroj tepla působí na slitinový prášek, doplňuje také energii do okrajové oblasti předchozího bodu pro přetavení. Po získání energie zrna pokračují v růstu ve směru absorpce energie.
Fotografie metalografické struktury podélného řezu vzorku titanové slitiny TC4 je uvedena na obrázku 5. Při pozorování metalografickým mikroskopem je mikrostruktura hrubá β - sloupcovité produkty. Jak je znázorněno na obrázku 5, lze jasně pozorovat hranice zrn a sloupcové krystaly rostou podél směru vrstvené vrstvy s různými směry růstu. Růst se zastaví na hranici β - sloupcového krystalu a současně sloupcové krystaly daleko od substrátu pokračují v epitaxním růstu s fenoménem růstu zrn. Po analýze bylo zjištěno, že teplota generovaná při přípravě slitiny TC4 3D tiskem má vliv na mikrostrukturu titanové slitiny. Když se část slitinového prášku roztaví iontovým paprskem, přední část slitiny se znovu zahřeje. Koeficient samodifúze beta fáze slitiny TC4 je však relativně velký a menší energie může podporovat růst zrn. Proto jsou sloupcové krystaly náchylné k růstu a přehřátí při opětovném ohřevu.
Proto řízení energie zdroje tepla může účinně změnit mikrostrukturu slitiny TC4.
2.2.3 Tepelné zpracování v pevném roztoku a stárnutí Obrázek 6 ukazuje metalografickou strukturu slitiny TC4 ve třech různých stavech tepelného zpracování: při nanášení (a), 970 °C/1h+540 °C/4h (b) a 970 °C /1h (c). Deponovaná slitina TC4 má smíšenou mikrostrukturu alfa tuhého roztoku a beta tuhého roztoku; Po tepelném zpracování při 970 °C/1h+540 °C/4h (b) se metalografická struktura přeměnila na strukturu síťovaného koše; Po dalším tepelném zpracování při 970 °C/FC/1h (c) se struktura přeměnila na bimodální strukturu sestávající z košíčkové struktury a sféroidizované alfa fáze. Mezi nimi jsou vlastnosti při tečení při vysoké teplotě, pevnost a plasticita struktury koše dobré, zatímco plasticita bimodální struktury je nízká a pevnost je vysoká.
Prostřednictvím analýzy je známo, že pevný roztok a tepelné zpracování stárnutím může účinně zlepšit pevnost a plasticitu titanové slitiny TC4, ale rychlost chlazení má významný dopad na pevnost a plasticitu titanové slitiny TC4 a měly by být přijaty vhodné způsoby chlazení. ve výrobě.
Obrázek 7 ukazuje mikroskopické snímky mikrostruktury mřížkového koše z titanové slitiny TC4 při různých metodách chlazení. Když je titanová slitina TC4 chlazena vzduchem, dochází k semidifúzní fázové transformaci. Po ošetření pevným roztokem a stárnutím se pevný roztok fáze p mezi primárním pevným roztokem fáze a bude jevit jako malý pevný roztok sekundární fáze a, jak je znázorněno na obrázku 7 (a); Když se titanová slitina TC4 ochladí v peci, dochází k fázové transformaci difúzního typu. Po ošetření pevným roztokem se vytvoří bimodální struktura. Pevný roztok fáze p mezi primárním tuhým roztokem fáze a ve slitině nevytváří sekundární tuhý roztok fáze a kvůli nedostatku následného tepelného zpracování stárnutím, jak je znázorněno na obrázku 7 (b); Srovnáním lze vidět, že za podmínek chlazení pece jsou hranice zrn a intragranulární tuhý roztok alfa fáze hrubší než za podmínek chlazení vzduchem. Když je titanová slitina TC4 vystavena vnějším silám, je pravděpodobnější, že se trhliny iniciují a šíří na hranicích zrn, což má za následek sníženou plasticitu a tiskařské lisování se nepoužívá.
Shrnutí: (1) Prášek z titanové slitiny TC4 připravený metodou plazmové rotační elektrody (Tianjiu Metal může přizpůsobit prášek titanové slitiny TC4 různými procesy podle potřeb zákazníka), tvar práškových částic je velmi blízký sférickému, povrch je hladký, tekutost je dobrá a má dobré práškové vlastnosti, které splňují požadavky 3D tisku.
(2) Mikrostruktura příčného řezu titanové slitiny TC4 ukazuje vyzařující sloupcové krystaly od středu teploty k okraji, zatímco mikrostruktura podélného řezu ukazuje sloupcové krystaly rostoucí ve směru stohovací vrstvy. Řízení energie zdroje tepla může účinně zlepšit mikrostrukturu titanové slitiny TC4.
(3) Metoda tepelného zpracování pevného roztoku + stárnutí a chlazení vzduchem účinně zlepšuje pevnost a plasticitu nanesené titanové slitiny TC4, takže její výkon splňuje požadavky 3D tisku z titanové slitiny TC4.
SAT NANO je nejlepším dodavatelem práškové slitiny TC4 prášku z titanové slitiny v Číně, můžeme nabídnout 15-45um, 15-53um, 45-105um částice a další velikosti částic, pokud máte nějaký dotaz, neváhejte nás kontaktovat na sales03 @satnano.com
