Sastav odTC4 legura titanaje Ti-6AI-4V, koji pripada leguri titana tipa (a+β). Ima dobra sveobuhvatna mehanička svojstva, visoku specifičnu čvrstoću, izvrsnu otpornost na koroziju, dobru biokompatibilnost i naširoko se koristi u zrakoplovstvu, petrokemiji, biomedicini i drugim područjima. Ovaj članak odabire metodu plazma rotirajuće elektrode za pripremuprah legure titana, i raspravlja o mehanizmu sferoidizacije praha legure titana. Istražuje se evolucijska zakonitost njegove mikrostrukture i raspravlja o glavnim metodama toplinske obrade, dajući potrebnu teorijsku osnovu za primjenu TC4 legure titana u tehnologiji 3D ispisa.
2.1 Eksperimentalni materijali i metode: Prah legure TC4 pripremljen je metodom atomizacije plazma rotirajućom elektrodom, a njegov kemijski sastav analiziran je instrumentima, kao što je prikazano u tablici 1.
| Al | Fe | V | C | N | I | O | H | Od |
| 6.25 | 0.27 | 3.92 | 0.1 | 0.006 | 0.10 | 0.12 | 0.005 | 89.23 |
Prema tablici, sadržaj H, N i O u prahu je relativno nizak, što zadovoljava zahtjeve za tisak proizvoda visokih performansi. Oblik čestica praha pripremljenih ovim postupkom vrlo je blizak sferičnom, glatke površine, dobre sipkosti i bez suvišnih nečistoća. SEM slika promatrana pod skenirajućim elektronskim mikroskopom prikazana je na slici 1, a pojedinačne čestice praha prikazane su na slici 2. Promatranjem, kada je geometrijski oblik čestica praha legure titana TC4 sferičan, sposobnost oblikovanja je dobra, dok je eliptični prah ima lošu tečljivost i mogućnost oblikovanja. Sferični prah legure titana ima dobru protočnost tijekom pripreme za laserski 3D ispis.
2.2 Eksperimentalni rezultati i analiza 2.2.1 Mehanizam formiranja kuglice praha od legure titana TC4 U tehnologiji 3D ispisa, metalni praškasti materijal je sirovina za 3D ispis metala, a njegova osnovna svojstva imaju značajan utjecaj na kvalitetu oblikovanja konačnog proizvoda. Također je jedna od materijalnih osnova i ključnih elemenata za postizanje brze izrade prototipova. Prah legure TC4 pripremljen metodom atomizacije plazma rotirajućom elektrodom ima oblik čestica koji je vrlo blizak sferičnom, s glatkom površinom i dobrom protočnošću. Mehanizam kuglica praha uglavnom se sastoji od tri procesa, kao što je prikazano na slici 3. U prvom procesu, na kapljice rastaljene legure utječe protok zraka velike brzine, uzrokujući njihov rast u valoviti tekući film i odmicanje od središta plina velikom brzinom; U drugom procesu, zbog pritiska, izdužene kapljice legure su nestabilne. Pod površinskom napetosti tekućine, oni se zatim otpuhuju i lome, stvarajući eliptične kapljice; U trećem procesu, eliptična kapljica nastavlja se ponovno lomiti pod djelovanjem tlaka zraka i površinske napetosti tekućine, te se segmentira u nekoliko malih kapljica. Pod djelovanjem površinske napetosti, kapljica se tijekom procesa spuštanja nastoji skupiti u sferni oblik, a hlađenje se ubrzava, odmah skrućujući u sferni oblik.
Ovim pokusom se kontroliranjem relevantnih parametara pokusa mogu dobiti veličine čestica legure titana TC4 uglavnom raspoređene u rasponu od 50-160 μm. Raspodjela veličine čestica je uska i zadovoljava zahtjeve 3D printanja.
2.2.2 Mikrostruktura uzorka TC4 legure titana Metalografska struktura poprečnog presjeka uzorka TC4 legure titana prikazana je na slici 4. Kada ionska zraka djeluje na prah legure titana TC4, formira se kružna rastaljena kupka. Unutar rastaljenog bazena, temperatura postupno opada od središta prema rubu, pokazujući Gaussovu distribuciju. Razlika u temperaturi rezultira različitim stupnjevima taljenja praha legure titana TC4, pri čemu prahovi na nižim temperaturama u rubnom području ostaju neotopljeni ili nedovoljno otopljeni, što dovodi do razlika u mikrostrukturi zrna i veličini između bazena taline i rubnog područja. Korištenje načina pulsne točke za oblaganje metalnim prahom može smanjiti utjecaj temperaturnog gradijenta na zonu utjecaja topline. Kada potonji izvor topline djeluje na prah legure, on također dopunjuje energiju rubnom području prethodnog mjesta za ponovno taljenje. Nakon dobivanja energije, zrnca nastavljaju rasti u smjeru apsorpcije energije.
Fotografija metalografske strukture uzdužnog presjeka uzorka legure titana TC4 prikazana je na slici 5. Promatranjem metalografskim mikroskopom, mikrostruktura je grubi β - stupčasti produkt. Kao što je prikazano na slici 5, granice zrna mogu se jasno uočiti, a stupčasti kristali rastu duž smjera slaganja slojeva, s različitim smjerovima rasta. Rast se zaustavlja na granici β - stupčasti kristal, au isto vrijeme, stupčasti kristali daleko od podloge nastavljaju rasti epitaksijalno, uz fenomen rasta zrna. Nakon analize, utvrđeno je da temperatura nastala tijekom pripreme TC4 legure 3D printanjem ima utjecaj na mikrostrukturu titanijske legure. Kada se dio praha legure rastali pomoću ionske zrake, prednji dio legure se ponovno zagrijava. Međutim, koeficijent samodifuzije beta faze legure TC4 je relativno velik, a manja energija može potaknuti rast zrna. Stoga su stupčasti kristali skloni rastu i pregrijavanju tijekom ponovnog zagrijavanja.
Stoga, kontroliranje energije izvora topline može učinkovito promijeniti mikrostrukturu TC4 legure.
2.2.3 Toplinska obrada čvrste otopine i starenja Slika 6 prikazuje metalografsku strukturu legure TC4 u tri različita stanja toplinske obrade: taložena (a), 970 °C/1h+540 °C/4h (b) i 970 °C /1h (c). Taložena TC4 legura ima mješovitu mikrostrukturu alfa čvrste otopine i beta čvrste otopine; Nakon toplinske obrade na 970 °C/1h+540 °C/4h (b), metalografska se struktura transformirala u mrežastu strukturu košare; Nakon daljnje toplinske obrade na 970 °C/FC/1h (c), struktura se transformirala u bimodalnu strukturu koja se sastoji od košaraste strukture i sferoidizirane alfa faze. Među njima, performanse puzanja pri visokim temperaturama, čvrstoća i plastičnost strukture košare su dobri, dok je plastičnost bimodalne strukture niska, a čvrstoća visoka.
Analizom je poznato da čvrsta otopina i toplinska obrada starenjem mogu učinkovito poboljšati čvrstoću i plastičnost TC4 legure titana, ali brzina hlađenja ima značajan utjecaj na čvrstoću i plastičnost TC4 legure titana, te treba usvojiti odgovarajuće metode hlađenja u proizvodnji.
Slika 7 prikazuje mikroskopske slike mikrostrukture mrežaste košare od legure titana TC4 pod različitim metodama hlađenja. Kada se legura titana TC4 hladi zrakom, dolazi do poludifuzijske fazne transformacije. Nakon krute otopine i tretmana starenjem, čvrsta otopina β faze između primarne krute otopine α faze pojavit će se kao mala sekundarna kruta otopina α faze, kao što je prikazano na slici 7 (a); Kada se legura titana TC4 hladi u peći, dolazi do fazne transformacije tipa difuzije. Nakon obrade čvrste otopine nastaje bimodalna struktura. Čvrsta otopina β faze između primarne krute otopine α faze u leguri ne proizvodi sekundarnu krutu otopinu α faze zbog nedostatka naknadne toplinske obrade starenjem, kao što je prikazano na slici 7 (b); Za usporedbu, može se vidjeti da su u uvjetima hlađenja peći, granice zrna i intragranularna alfa-fazna čvrsta otopina grublje nego u uvjetima hlađenja zrakom. Kada je legura titana TC4 izložena vanjskim silama, vjerojatnije je da će pukotine nastati i proširiti se na granicama zrna, što rezultira smanjenom plastičnošću, a tiskanje se ne koristi.
Sažetak: (1) TC4 prah legure titana pripremljen metodom plazma rotirajuće elektrode, (Tianjiu Metal može prilagoditi prah legure titana TC4 različitim procesima u skladu s potrebama kupca), oblik čestica praha vrlo je sličan sferičnom, površina je glatka, tečnost je dobra i ima dobre karakteristike praha, što udovoljava zahtjevima 3D printanja.
(2) Mikrostruktura poprečnog presjeka legure titana TC4 pokazuje zrakaste stupčaste kristale od središta temperature prema rubu, dok mikrostruktura uzdužnog presjeka pokazuje stupčaste kristale koji rastu duž smjera slaganja slojeva. Kontrola energije izvora topline može učinkovito poboljšati mikrostrukturu TC4 legure titana.
(3) Metoda toplinske obrade čvrste otopine + starenje i hlađenje zrakom učinkovito poboljšava čvrstoću i plastičnost nataložene legure titana TC4, čineći njezinu izvedbu u skladu sa zahtjevima 3D ispisa legure titana TC4.
SAT NANO je najbolji dobavljač TC4 praha legure titana u Kini, možemo ponuditi čestice veličine 15-45um, 15-53um, 45-105um i druge veličine čestica, ako imate bilo kakvih upita, slobodno nas kontaktirajte na sales03 @satnano.com
