Аннотация:
Рассмотренные интерметаллиды на основе γ-TiAl считаются перспективными материалами для замены никелевых суперсплавов. Однако изготовление сплавов на основе γ-TiAl по-прежнему затруднено из-за их низкой пластичности при комнатной температуре. Изделия получаемые традиционными методами требуют длительных циклов обработки и высоких инвестиционных затрат. Селективная лазерная плавка является перспективной технологией аддитивного производства TiAl. Но из-за сложности изготовления порошков сложных сплавов для аддитивного производства ассортимент коммерчески доступных материалов ограничен. Решение этой проблемы может быть найдено путем использования механической смеси элементарных порошков и непосредственному синтезу требуемого сплава на месте
Ключевые слова:
алюминиды титана, селективное лазерное плавление, аддитивные технологии, гамма-сплавы, единичные треки
Основной текст труда
Итерметаллиды на основе γ-TiAl считаются перспективными материалами для замены никелевых суперсплавов [1–3]. Однако изготовление сплавов на основе γ-TiAl по-прежнему затруднено из-за их низкой пластичности при комнатной температуре. Изделия получаемые традиционными методами требуют длительных циклов обработки и высоких инвестиционных затрат. Селективная лазерная плавка является перспективной технологией аддитивного производства TiAl [4]. Но из-за сложности изготовления порошков сложных сплавов для аддитивного производства ассортимент коммерчески доступных материалов ограничен. Решение этой проблемы может быть найдено путем использования механической смеси элементарных порошков и непосредственному синтезу требуемого сплава на месте [5].
Цель работы — исследовать и оценить возможность синтеза смеси, состоящей из элементарных порошков Ti, Al, Nb в процессе селективного лазерного плавления.
Материал. Смесь порошков Ti 45Al 5Nb (ат. %).
Методика эксперимента
Рис. 1. Морфология смеси порошков Ti45Al5Nb (СЭМ)
На машине SLM 280 HL из смеси порошков Ti45Al5Nb (ат. %) были получены 12 единичных треков длиной 10 мм с использованием различных режимом сплавления. Для предотвращения воздействия кислорода рабочая камера была заполнена аргоном (99,9 %). Значения мощности варьировались от 100 до 200 Вт, а скорости от 200 до 675 мм/с соответственно. Толщина слоя порошка составляла 30 мкм.
|
|
Рис. 2. Поперечное сечении единичных треков при различных режимах сплавления (СЭМ) |
Рис. 3. Вид сверху единичного трека полученного при P = 150 Вт, V = 500 мм/с (СЭМ)
| 
| № | Хим. состав. ат.% | ∑ |
Ti | Al | Nb | 100 |
431 | 81,98 | 16,12 | 1,9 | 100 |
432 | 81,24 | 17,28 | 1,49 | 100 |
433 | 82,55 | 14,80 | 2,65 | 100 |
434 | 81,79 | 16,15 | 2,07 | 100 |
Выводы
- В результате проведенной работы были успешно получены единичные треки из смеси порошков Ti, Al и Nb.
- Анализ морфологии поверхности единичных треков показал, что бездефектные треки получаются при использовании мощности лазера в интервале от 100 до 150 Вт и скоростях сканирования от 200 до 450 мм/с.
- При значениях скорости начиная от 500 мм/с и выше треки начинают терять свою стабильность в результате чего на поверхности трека образуются «шарики».
- Изменение концентрации алюминия в полученных треках можно объяснить его диффузией в подложку из сплава ВТ6.
Литература
- Kothari K., Radhakrishnan R., Wereley N.M., Sudarshan T.S. Microstructure and mechanical properties of consolidated gamma titanium aluminides. Powder Metall, 2007, vol. 50, pp. 21–27. https://doi.org/10.1179/174329007X186471
- Kunal Kothari R., Radhakrishnan R., Wereley N.M. Advances in gamma titanium aluminides and their manufacturing techniques. Prog. Aerosp. Sci., 2012, vol. 55, pp. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2012.04.001
- Wu X. Review of alloy and process development of TiAl alloys. Intermetallics, 2006, vol. 14, pp. 1114–1122. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2005.10.019
- Gu D., Wang Z., Shen Y., Li Q., Li Y. In-situ tic particle reinforced Ti–Al matrix composites: powder preparation by mechanical alloying and selective laser melting behavior. Appl. Surf. Sci., 2009, vol. 255, pp. 9230–9240. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.07.008
- Froes F.H., Mashl S.J., Hebeisen J.C., Moxson V.S., Duz V.A. The technologies of titanium powder metallurgy. JOM (J. Occup. Med.), 2004, vol. 56, pp. 46–48. https://doi.org/10.1007/s11837-004-0252-x
