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(shù)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(zhù)，塑性變形較弱。這是由空間光調制器產(chǎn)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(guò)調質(zhì)處理可以改善外部經(jīng)濟結構，提高材料的塑性。

    本文將詳細介紹的科研項目來(lái)自諾丁漢大學(xué)，其科研團隊采用獨特的快速調質(zhì)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(cháng)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(tài)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(mǎn)足ASTM  MF  3001/14的要求?；緫ο慊鸷?，塑性變形增加到11%左右，但仍低于標準?？蒲行〗M選擇了獨特的快速調質(zhì)處理方法，發(fā)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(tài)和快速調質(zhì)處理后的規格變化。研究發(fā)現，快速調質(zhì)處理后，新相的晶粒尺寸減小，由印刷狀態(tài)的粗大柱狀晶引起的傾向晶粒尺寸消失。經(jīng)過(guò)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(fā)生在預兆

    印刷條件和快速熱處理標準下的拉伸曲線(xiàn)

    通過(guò)對Ti6Al4V印刷態(tài)、調質(zhì)態(tài)和鍛造試樣的檢驗，發(fā)現快速調質(zhì)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(jīng)過(guò)快速調質(zhì)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(yōu)化，這對提高TC4鈦合金的疲勞和沖擊韌性極為有利。

    科學(xué)研究中明確提出的調質(zhì)方法，為添加劑制造的產(chǎn)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(lái)的傾向性問(wèn)題，提高材料的疲勞極限。