中北大学:选择性激光熔炼制备的Ti-6Al-4 V合金薄壁结构结构参数对表面粗糙度和力学性能的影响
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Materials Today Communications
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Effect of structural parameters on the surface roughness and mechanical properties of Ti-6Al-4 V alloy thin-walled structure fabricated by selective laser melting
Qiao F.; Wang L.; Li H.; Li Z.; Liu B.; Bai P.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.mtcomm.2024.108977
研究背景
在当今社会，随着科技的不断进步，人们对于材料的性能要求也越来越高。然而，在制造过程中，我们常常会面临一些问题，比如表面粗糙度和机械性能的关系。这些问题如何解决呢？让我们来看看最新的研究成果。
研究内容
最近一篇发表在《Materials Today Communications》期刊上的论文，探讨了钛合金Ti-6Al-4 V（简称Ti64）薄壁结构在选择性激光熔化（SLM）制造过程中，不同结构参数对表面粗糙度和机械性能的影响。研究发现，结构参数包括放置方式、倾斜角度（θ）、长度和厚度等因素。
首先，研究发现，与上倾面相比，下倾面的表面粗糙度更大。与刮刀垂直的薄壁零件和增加θ对降低表面粗糙度有益。其次，孔隙大小主要集中在50 μm以下，孔隙度集中在0.28%至1.5%之间。孔隙度随着θ的增加而减少。粗大的柱状初生β-Ti晶粒平行于建造方向（BD），不受θ的影响。α-Ti/β-Ti梁在初生β-Ti晶粒内部的厚度小于0.5 μm，并随着薄壁零件厚度的减小而细化。
最后，不同结构参数的Ti64薄壁零件表现出相对稳定的强度和塑性，即抗拉强度为1040-1130 MPa，屈服强度为1015-1145 MPa，延伸率为7-8.5%。总的来说，放置方式和θ对薄壁零件的最终性能影响更显著，即垂直于刮刀和增加θ有助于降低表面粗糙度和孔隙度。而结构参数对机械性能的影响并不显著。
研究意义
这项研究为优化薄壁结构的SLM过程提供了重要的指导。通过调整结构参数，我们可以有效地改善材料的表面质量，同时保持稳定的强度和塑性。这一创新性的研究成果将有助于提高钛合金材料的制造质量，推动材料科学领域的发展。
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