Ang komposisyon ngTC4 titanium alloyay Ti-6AI-4V, na kabilang sa (a+β) na uri ng titanium alloy. Ito ay may mahusay na komprehensibong mekanikal na mga katangian, mataas na tiyak na lakas, mahusay na corrosion resistance, mahusay na biocompatibility, at malawakang ginagamit sa aerospace, petrochemical, biomedical at iba pang larangan. Pinipili ng artikulong ito ang plasma rotating electrode method na ihahandatitan haluang metal pulbos, at tinatalakay ang mekanismo ng spheroidization ng titanium alloy powder. Ang batas ng ebolusyon ng microstructure nito ay ginalugad, at ang mga pangunahing pamamaraan ng paggamot sa init ay tinalakay, na nagbibigay ng kinakailangang teoretikal na batayan para sa aplikasyon ng TC4 titanium alloy sa 3D printing technology.
2.1 Mga Eksperimental na Materyales at Paraan: Ang TC4 alloy powder ay inihanda sa pamamagitan ng plasma rotating electrode atomization method, at ang kemikal na komposisyon nito ay sinuri ng mga instrumento, tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1.
| Sinabi ni Al | Fe | V | C | N | At | O | H | Ng |
| 6.25 | 0.27 | 3.92 | 0.1 | 0.006 | 0.10 | 0.12 | 0.005 | 89.23 |
Ayon sa talahanayan, ang nilalaman ng H, N, at O sa pulbos ay medyo mababa, na nakakatugon sa mga kinakailangan para sa pag-print ng mga produktong may mataas na pagganap. Ang hugis ng mga particle ng pulbos na inihanda ng prosesong ito ay napakalapit sa spherical, na may makinis na ibabaw, mahusay na flowability, at walang labis na impurities. Ang imahe ng SEM na naobserbahan sa ilalim ng isang scanning electron microscope ay ipinapakita sa Figure 1, at ang mga indibidwal na particle ng pulbos ay ipinapakita sa Figure 2. Sa pamamagitan ng pagmamasid, kapag ang geometric na hugis ng TC4 titanium alloy powder particle ay spherical, ang formability ay mabuti, habang ang elliptical powder may mahinang flowability at formability. Ang spherical titanium alloy powder ay may magandang flowability sa panahon ng paghahanda ng laser 3D printing.
2.2 Mga Eksperimental na Resulta at Pagsusuri 2.2.1 Ball Forming Mechanism ng TC4 Titanium Alloy Powder Sa 3D printing technology, ang metal powder material ay ang hilaw na materyal para sa metal 3D printing, at ang mga pangunahing katangian nito ay may malaking epekto sa kalidad ng panghuling pagbuo ng produkto. Isa rin ito sa materyal na batayan at pangunahing elemento para sa pagkamit ng mabilis na prototyping. Ang TC4 alloy powder na inihanda ng plasma rotating electrode atomization method ay may hugis ng particle na napakalapit sa spherical, na may makinis na ibabaw at magandang flowability. Ang mekanismo ng powder balling ay higit sa lahat ay binubuo ng tatlong proseso, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Sa unang proseso, ang mga natunaw na patak ng haluang metal ay naapektuhan ng mataas na bilis ng daloy ng hangin, na nagiging sanhi ng paglaki ng mga ito sa isang kulot na likidong pelikula at lumayo sa sentro ng gas sa mataas na bilis; Sa pangalawang proseso, dahil sa presyon, ang mga pinahabang patak ng haluang metal ay hindi matatag. Sa ilalim ng pag-igting sa ibabaw ng likido, sila ay hinipan at nasira, na bumubuo ng mga elliptical droplet; Sa ikatlong proseso, ang elliptical droplet ay patuloy na masira muli sa ilalim ng pagkilos ng air pressure at liquid surface tension, at nahahati sa ilang maliliit na droplets. Sa ilalim ng pagkilos ng pag-igting sa ibabaw, ang droplet ay may posibilidad na lumiit sa isang spherical na hugis sa panahon ng proseso ng pagbaba, at ang paglamig ay bumibilis, kaagad na nagiging spherical na hugis.
Ang eksperimentong ito ay maaaring makakuha ng TC4 titanium alloy na mga laki ng particle na pangunahing ipinamamahagi sa hanay na 50-160 μm sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga nauugnay na parameter ng eksperimento. Ang pamamahagi ng laki ng butil ay makitid at nakakatugon sa mga kinakailangan ng 3D printing.
2.2.2 Microstructure ng TC4 Titanium Alloy Sample Ang metallographic na istraktura ng cross-section ng TC4 titanium alloy sample ay ipinapakita sa Figure 4. Kapag ang ion beam ay kumikilos sa TC4 titanium alloy powder, nabuo ang isang circular molten pool. Sa loob ng molten pool, unti-unting bumababa ang temperatura mula sa gitna hanggang sa gilid, na nagpapakita ng distribusyon ng Gaussian. Ang pagkakaiba sa temperatura ay nagreresulta sa iba't ibang antas ng pagkatunaw ng TC4 titanium alloy powder, na may mga pulbos sa mas mababang temperatura sa gilid na rehiyon na nananatiling hindi natutunaw o hindi sapat na natutunaw, na humahantong sa mga pagkakaiba sa microstructure ng butil at laki sa pagitan ng melt pool at ng gilid na rehiyon. Ang paggamit ng pulse dot mode para sa metal powder cladding ay maaaring mabawasan ang impluwensya ng gradient ng temperatura sa apektadong lugar ng init. Kapag ang huling pinagmumulan ng init ay kumikilos sa haluang metal na pulbos, ito rin ay nagdaragdag ng enerhiya sa gilid na bahagi ng nakaraang lugar para sa muling pagtunaw. Matapos makuha ang enerhiya, ang mga butil ay patuloy na lumalaki sa direksyon ng pagsipsip ng enerhiya.
Ang larawan ng metallographic structure ng longitudinal section ng TC4 titanium alloy sample ay ipinapakita sa Figure 5. Sa pamamagitan ng metallographic microscope observation, ang microstructure ay coarse β - columnar products. Tulad ng ipinapakita sa Figure 5, ang mga hangganan ng butil ay maaaring malinaw na maobserbahan, at ang mga columnar na kristal ay lumalaki sa direksyon ng stacking layer, na may iba't ibang direksyon ng paglago. Ang paglago ay humihinto sa β - columnar crystal boundary, at sa parehong oras, ang columnar crystals na malayo sa substrate ay patuloy na lumalaki nang epitaxially, na may kababalaghan sa paglaki ng butil. Pagkatapos ng pagsusuri, napag-alaman na ang temperatura na nabuo sa panahon ng paghahanda ng TC4 alloy sa pamamagitan ng 3D printing ay may epekto sa microstructure ng titanium alloy. Kapag ang ilan sa haluang metal na pulbos ay natunaw ng ion beam, ang harap na bahagi ng haluang metal ay muling pinainit. Gayunpaman, ang beta phase self diffusion coefficient ng TC4 alloy ay medyo malaki, at ang mas maliit na enerhiya ay maaaring magsulong ng paglaki ng butil. Samakatuwid, ang mga kolumnar na kristal ay madaling kapitan ng paglaki at sobrang pag-init sa panahon ng pag-init.
Samakatuwid, ang pagkontrol sa enerhiya ng pinagmumulan ng init ay maaaring epektibong baguhin ang microstructure ng TC4 alloy.
2.2.3 Solid solution at aging heat treatment Ipinapakita ng Figure 6 ang metallographic na istraktura ng TC4 alloy sa tatlong magkakaibang estado ng heat treatment: bilang nadeposito (a), 970 ° C/1h+540 ° C/4h (b), at 970 ° C /1h (c). Ang idineposito na TC4 na haluang metal ay may halo-halong microstructure ng alpha solid solution at beta solid solution; Pagkatapos ng paggamot sa init sa 970 ° C / 1h + 540 ° C / 4h (b), ang istraktura ng metallographic ay nagbago sa isang istraktura ng mesh basket; Pagkatapos ng karagdagang heat treatment sa 970 ° C/FC/1h (c), ang istraktura ay nagbago sa isang bimodal na istraktura na binubuo ng isang basket tulad ng istraktura at spheroidized alpha phase. Kabilang sa mga ito, ang high-temperature creep performance, strength, at plasticity ng basket structure ay maganda, habang mababa ang plasticity ng bimodal structure at mataas ang strength.
Sa pamamagitan ng pagsusuri, alam na ang solid solution at aging heat treatment ay maaaring epektibong mapabuti ang lakas at plasticity ng TC4 titanium alloy, ngunit ang cooling rate ay may malaking epekto sa lakas at plasticity ng TC4 titanium alloy, at ang naaangkop na mga paraan ng paglamig ay dapat gamitin. sa produksyon.
Ipinapakita ng Figure 7 ang mga mikroskopikong larawan ng microstructure ng TC4 titanium alloy mesh basket sa ilalim ng iba't ibang paraan ng paglamig. Kapag ang TC4 titanium alloy ay air-cooled, isang semi diffusion phase transformation ang nagaganap. Pagkatapos ng solid solution at aging treatment, lalabas ang β phase solid solution sa pagitan ng primary α phase solid solution bilang maliit na pangalawang α phase solid solution, tulad ng ipinapakita sa Figure 7 (a); Kapag ang TC4 titanium alloy ay pinalamig sa isang furnace, nangyayari ang diffusion type phase transformation. Pagkatapos ng solid solution treatment, nabuo ang bimodal structure. Ang β phase solid solution sa pagitan ng pangunahing α phase solid solution sa haluang metal ay hindi gumagawa ng pangalawang α phase solid solution dahil sa kakulangan ng kasunod na pag-iipon ng heat treatment, tulad ng ipinapakita sa Figure 7 (b); Sa paghahambing, makikita na sa ilalim ng mga kondisyon ng paglamig ng furnace, ang mga hangganan ng butil at intragranular alpha phase solid solution ay mas magaspang kaysa sa ilalim ng mga kondisyon ng paglamig ng hangin. Kapag ang TC4 titanium alloy ay sumasailalim sa mga panlabas na puwersa, ang mga bitak ay mas malamang na magsimula at magpalaganap sa mga hangganan ng butil, na nagreresulta sa pagbawas ng plasticity, at hindi ginagamit ang pag-imprenta.
Buod: (1) TC4 titanium alloy powder na inihanda ng plasma rotating electrode method, (Maaaring ipasadya ng Tiajiu Metal ang TC4 titanium alloy powder na may iba't ibang proseso ayon sa pangangailangan ng customer), ang hugis ng powder particle ay napakalapit sa spherical, ang ibabaw ay makinis, ang Ang flowability ay mabuti, at mayroon itong magandang katangian ng pulbos, na nakakatugon sa mga kinakailangan ng 3D printing.
(2) Ang microstructure ng cross-section ng TC4 titanium alloy ay nagpapakita ng radiating columnar crystals mula sa temperature center hanggang sa gilid, habang ang microstructure ng longitudinal section ay nagpapakita ng columnar crystals na lumalaki sa direksyon ng stacking layer. Ang kontrol ng enerhiya na pinagmumulan ng init ay maaaring epektibong mapabuti ang microstructure ng TC4 titanium alloy.
(3) Ang paraan ng heat treatment ng solid solution+aging at air cooling ay epektibong nagpapabuti sa lakas at plasticity ng nakadeposito na TC4 titanium alloy, na ginagawang nakakatugon ang pagganap nito sa mga kinakailangan ng TC4 titanium alloy 3D printing.
Ang SAT NANO ay pinakamahusay na supplier ng TC4 alloy powder na titanium alloy powder sa China, maaari kaming mag-alok ng 15-45um, 15-53um, 45-105um na particle at iba pang laki ng particle, kung mayroon kang anumang katanungan, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin sa sales03 @satnano.com
