平衡金屬3D打印的強度和延展性

    平衡金屬3D打印的強度和延展性

    與鍛造工藝相比，采用SLM金屬3D打印技術制造的Ti6Al4V零件一般具有較高的抗壓強度，材料的物理性能差異顯著，塑性變形較弱。這是由空間光調制器產生的典型微結構造成的。在正常情況下，用金屬材料印制的零件通過調質處理可以改善外部經濟結構，提高材料的塑性。

    本文將詳細介紹的科研項目來自諾丁漢大學，其科研團隊采用獨特的快速調質處理方法，將金屬3D打印的Ti6Al4V延伸率提高到16%以上，完成了抗壓強度和塑性變形的平衡。

    科研人員制作的標本直徑8毫米，長度60毫米，采用EOSM290立式底座鋼板制作。根據測試，雖然印刷狀態下的抗壓強度為1240兆帕，但抗拉強度僅為5.2%(一般高于數據信息)，不能滿足ASTM  MF  3001/14的要求。基本應力消除淬火后，塑性變形增加到11%左右，但仍低于標準。科研小組選擇了獨特的快速調質處理方法，發現抗拉強度可達16%以上，屈服應力和極限抗壓強度仍在可接受的范圍內。

    TC4印刷鈦的特性、原位應力淬火、美國材料試驗標準及其快速淬火和回火標準

    作者的數據分析了TC4鈦晶體在印刷狀態和快速調質處理后的規格變化。研究發現，快速調質處理后，新相的晶粒尺寸減小，由印刷狀態的粗大柱狀晶引起的傾向晶粒尺寸消失。經過快速淬火和回火處理后，樣品中大視角位錯比例增加，加工硬化發生在預兆

    印刷條件和快速熱處理標準下的拉伸曲線

    通過對Ti6Al4V印刷態、調質態和鍛造試樣的檢驗，發現快速調質處理能平衡金屬3D印刷鈦合金的抗壓強度和塑性，不易危及其拉伸性能。

    綜上所述，經過快速調質處理后，SLM制備的TC4鈦合金的抗壓強度略有降低，但抗拉強度有了很大提高，新相晶體的規格得到了優化，這對提高TC4鈦合金的疲勞和沖擊韌性極為有利。

    科學研究中明確提出的調質方法，為添加劑制造的產品提供了獲得準等軸晶的概念。還可應用于不銹鋼板和鎳基耐熱合金的淬火和回火處理，以減少添加劑制造工藝帶來的傾向性問題，提高材料的疲勞極限。