ĐẶC TÍNH CỦA HỢP KIM Ti64 IN 3D BẰNG CÔNG NGHỆ NUNG CHẢY LAZE CHỌN LỌC

Trịnh Văn Trung; Nguyễn Anh Sơn; Lê Thái Hùng; Hoàng Văn Vương; Nguyễn Minh Thuyết

doi:10.34238/tnu-jst.12165

ĐẶC TÍNH CỦA HỢP KIM Ti64 IN 3D BẰNG CÔNG NGHỆ NUNG CHẢY LAZE CHỌN LỌC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 01/03/25 Ngày hoàn thiện: 09/05/25 Ngày đăng: 09/05/25

Các tác giả

1. Trịnh Văn Trung , Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Nguyễn Anh Sơn, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Lê Thái Hùng, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội
4. Hoàng Văn Vương, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội
5. Nguyễn Minh Thuyết, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Các mẫu hợp kim Ti64 thử nghiệm kéo được in 3D bằng công nghệ nung chảy laze chọn lọc SLM (Selective Laser Melting) với các thông số chính của quy trình in gồm đường kính điểm laser (180 µm), khoảng cách giữa các đường in (140 µm), tốc độ quét (1600 mm/giây), công suất laser (380 W), độ dày lớp in (45 mm) và góc in giữa 2 lớp in liên tiếp (45^o). Cấu trúc vi mô của mẫu in có ảnh hưởng lớn đến các tính chất của nó. Do vậy, nghiên cứu này nhằm mục đích khảo sát cấu trúc vi mô và cơ tính của hợp kim Ti64 in 3D được tạo ra bằng công nghệ in SLM. Các thiết bị và phương pháp phân tích như kính hiển vi quang học, kính hiển vi quang học kỹ thuật số, nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét có đầu dò EDS và thiết bị đo độ cứng HV đã được sử dụng để nghiên cứu hình thái bề mặt và bề mặt gãy của các mẫu in, cấu trúc vi mô, tổ chức pha và độ cứng của các mẫu hợp kim Ti64 in 3D. Kết quả cho thấy mẫu in có tổ chức pha chủ yếu là α/α', độ cứng trung bình khoảng 343 HV, mô đun đàn hồi bằng 24,34 GPa; giới hạn chảy bằng 93,5 MPa, giới hạn bền bằng 1049,4 MPa và giới hạn dẻo bằng 12,8%. Bề mặt mẫu in có độ nhám cao, vật in vẫn còn nhiều khuyết tật xốp và tính chất cơ học của mẫu in không cao bằng mẫu hợp kim truyền thống.

Từ khóa

Hợp kim Ti64; Công nghệ in 3D; Nung chảy laze chọn lọc; Khuyết tật xốp; Tính chất cơ học

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] M. Motyka, K. Kubiak, J. Sieniawski, and W. Ziaja, “Phase transformations and characterization of α + β Titanium Alloys,” Comprehensive Materials Processing, vol. 2, pp. 7–36, 2014.

[2] W. Rae, “Thermo-metallo-mechanical modelling of heat treatment induced residual stress in Ti–6Al–4V alloy,” Materials Science and Technology, vol. 35, no. 7, pp.747–766, 2019.

[3] R. Pederson, “Microstructure and phase transformation of Ti-6Al-4V,” PhD. Thesis, Luleå University of Technology, Luleå, 2002.

[4] R. Ben, F. Schöffer, G. Brian, B. Redwood, F. Schöffer, and B. Garret, The 3D printing handbook_ technologies, design and applications, 3D Hubs, 2017.

[5] X. Yang, R. A. Barrett, M. Tong, N. M. Harrison, and S. B. Leen, “Towards a process-structure model for Ti-6Al-4V during additive manufacturing,” J. Manuf. Process., vol. 61, pp. 428–439, 2021.

[6] S. Liu and Y.C. Shin, “Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy: A review,” Materials and Design, vol. 164, 2019, Art. no. 107552.

[7] B. Dutta and F. H. Froes, Additive manufacturing of titanium alloys: state of the art, challenges and opportunities, Elsevier Science, 2016.

[8] H. D. Nguyen, A. Pramanik, A. K. Basak, Y. Dong, C. Prakash, S. Debnath, S. Shankar, I. S. Jawahir, S. Dixit, and D. Buddhi, "A critical review on additive manufacturing of Ti-6Al-4V alloy: microstructure and mechanical properties," J. Mater. Res. Technol., vol. 18, pp. 4641–4661, 2022.

[9] S. A. Shalnova, G. A. Panova, and N. Buczak, “Structure and phase composition of Ti-6Al-4V samples produced by direct laser deposition,” Key Eng. Mater., vol. 822, pp. 467–472, 2019.

[10] H. L. Wei, Y. Cao, W.H. Liao, and T. T. Liu, “Mechanisms on inter-track void formation and phase transformation during laser powder bed fusion of Ti-6Al-4V,” Additive Manufacturing, vol. 34, 2020, Art. no. 101221.

[11] M. T. Nguyen and V. T. Trinh, “Heat treatment for microstructure stabilizing of biomedical Ti-6Al-4V alloy fabricated by selective laser melting,” MM Science Journal, pp. 7453-7457, 2024, doi: 10.17973/MMSJ.2024_10_2024060.

[12] M. Koike, P. Greer, K. Owen, G. Lilly, L. E. Murr, S. M. Gaytan, et al., "Evaluation of titanium alloys fabricated using rapid prototyping technologies—electron beam melting and laser beam melting," Materials, vol. 4, pp. 1776-1792, 2011.

[13] S. Al-Bermani, M. Blackmore, W. Zhang, and I. Todd, "The origin of microstructural diversity, texture, and mechanical properties in electron beam melted Ti6Al4V," Metall. Mater. Trans. A, vol. 41, pp. 3422–3434, 2010.

[14] G. Kasperovich and J. Hausmann, "Improvement of fatigue resistance and ductility of TiAl6V4 processed by selective laser melting," J. Mater. Process. Technol., vol. 220, pp. 202–214, 2015.

[15] F. Bartolomeu, M. Gasik, F. S. Silva, and G. Miranda, "Mechanical properties of Ti6Al4V fabricated by laser powder bed fusion: A review focused on the processing and microstructural parameters influence on the final properties," Metals, Vol. 12, 2022, doi: 10.3390/met12060986.

[16] A. T. Ahmed and H. J. Rack, "Phase transformations during cooling in α+β titanium alloys," Mater. Sci. Eng. A, vol. 243, no. 1, pp. 206–211, 1998.

[17] G. Kasperovich and J. Hausmann, "Improvement of fatigue resistance and ductility of Ti-6Al-4V processed by selective laser melting," J. Mater. Process. Technol., vol. 220, pp. 202–214, 2015.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.12165

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ