Ti6A14V鈦合金：在靜態(tài)載荷下測(cè)試DMLS 3D打印的樣品

隨著金屬的3D打印在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)展，以供工業(yè)用戶(hù)使用，對(duì)粉末，獨(dú)特合金和各種復(fù)合材料等材料的研究也在不斷發(fā)展。在這項(xiàng)研究中，研究人員概述了他們最近發(fā)表的“ 在靜態(tài)載荷條件下使用增材制造方法生產(chǎn)的Ti6A14V鈦合金的強(qiáng)度分析”中的發(fā)現(xiàn)，研究人員著重研究了鈦合金Ti6Al4V的用途以及通過(guò)印刷后的力學(xué)性能的綜合分析，直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）。

對(duì)于許多應(yīng)用程序而言，3D打印和增材制造工藝的優(yōu)勢(shì)使創(chuàng)建牙植入物，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件，汽車(chē)零件等設(shè)備的更傳統(tǒng)的方法黯然失色。雖然提高負(fù)擔(dān)能力是關(guān)鍵，但許多用戶(hù)創(chuàng)建以前從未有過(guò)的零件的能力也是如此，或者甚至更值得注意的是，可以選擇掃描已經(jīng)過(guò)時(shí)的舊零件并通過(guò)3D打印重新創(chuàng)建零件的選項(xiàng)。 （在汽車(chē)和軍事應(yīng)用中特別有用）。

由于以下優(yōu)點(diǎn)，植入物等醫(yī)療設(shè)備通常由合金制成：

• 高機(jī)械性能
• 低密度
• 耐腐蝕性能
• 生物相容性
  

測(cè)試樣品尺寸。

熱處理在使用金屬時(shí)很常見(jiàn)，因?yàn)樗梢愿纳茩C(jī)械性能。通常使用熱等靜壓（HIP）等方法。但是，在這項(xiàng)研究中，研究人員使用DMLS增材制造技術(shù)來(lái)制造樣品，以測(cè)試其可行的機(jī)械性能。

研究樣品的物理形式：（a）從拉桿上翻下來(lái)，（b）通過(guò)加法DMLS制造。

該團(tuán)隊(duì)以退火的拉制棒材（直徑為12mm）的形式創(chuàng)建樣品，并在EOS M280W機(jī)器上通過(guò)DMLS創(chuàng)建了一組樣品，然后進(jìn)行了退火。

“印刷過(guò)程的特征在于以下參數(shù)：激光功率200 W，最小層厚度30μm，掃描速度高達(dá)7 m / s。樣品的打印方向與Z軸一致?！毖芯咳藛T解釋說(shuō)。

通過(guò)DMLS方法將樣品施加一層。

發(fā)現(xiàn)第一批樣品的強(qiáng)度相比之下較低，而硬度相關(guān)的值不同：

研究人員說(shuō)：“結(jié)果的差異與采用添加劑技術(shù)制備樣品的方法及其所承受的外部載荷有關(guān)?！?br />
“空載樣品在x平面上的硬度值略有變化，表明通過(guò)DMLS方法生產(chǎn)的材料具有相似的機(jī)械性能?！?br />

硬度測(cè)試的樣品：（a，b）來(lái)自拉伸棒的樣品，（c，d）在拉伸測(cè)試之前使用DMLS方法制備的樣品，（e，f）在拉伸測(cè)試之后使用DMLS方法制備的樣品。

研究人員團(tuán)隊(duì)還指出，在這種情況下，硬度變化（xy和xz之間）可能是由于材料顆粒的3D打印以及軸向載荷引起的變形所致。

樣品DMLS宏觀結(jié)構(gòu)的測(cè)試顯示出與拉伸載荷有關(guān)的明顯變化，表明這也可能再次歸因于3D打印以及設(shè)置的參數(shù)和材料層的方向。研究人員比較了拉伸載荷前后的宏觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)隨后發(fā)生了塑性變形，并且明顯可見(jiàn)是由載荷線(xiàn)引起的。

由于如今鈦被用于許多3D打印和增材制造工藝中，因此從復(fù)合材料的使用到諸如胸骨或髖關(guān)節(jié)植入物的醫(yī)療設(shè)備，玻璃的印刷等等，這種材料一直是研究的持續(xù)來(lái)源。

DMLS增材制造方法產(chǎn)生的Ti6Al4V材料的宏觀結(jié)構(gòu)，取自：（a）沿Z軸的樣品，（b）樣品夾持部分，（c）拉伸過(guò)程中樣品中力線(xiàn)的分布；I –因拉力作用而導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化的區(qū)域，II –過(guò)渡區(qū)域，III –受拉力影響有限的區(qū)域。

在相變溫度范圍α+β→β中可塑性變形的兩相α+β鈦合金的兩相微觀結(jié)構(gòu)形成的示意圖，它是變形度ε的函數(shù)。

編譯：dprint.com