采用气雾化和机械合金化等离子体球化SLM制备钛(3)
工艺参数对相对密度的影响。MAPS粉的ve范围为55 ~ 78 J/mm3, GA粉的ve范围为34 ~ 78 J/mm3。MAPS粉的平台预热温度(TPH)为200 ~ 900°C, GA粉的平台预热温度为200~ 980°C。激光功率(P),扫描速度(S),孵化距离(HD)和层厚(L)的值用于制备从MAPS和GA粉末样品在补充材料中给出。L-PBF过程采用5 ×5 mm2正方形棋盘扫描模式,旋转角度为67°C。
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拉伸试验贴片长度为36 mm,规格长度为5 mm,宽度为6 mm(图1(c, d)),在给定TPH条件下,该贴片的相对密度为最高。仅用GA粉制备拉伸片,以评价TPH对材料强度的影响。每个点测试三个样本。
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2.3.?描述
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将制备好的样品沿构建方向(BD)切割抛光,进行微观结构表征。采用后向散射电子(BSE)模式的Mira 3 LMU(TESCAN)扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构进行了研究。用能谱仪(EDS)对样品进行了局部化学分析。在TESCAN Mira 3 LMU扫描电镜上进行电子背散射衍射(EBSD),步长为0.5 μm,分析物相特征。
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用Bruker D8 Advance x射线衍射仪(XRD) (Bruker, Germany), Cu-Kα (λ =1.5418 ?)辐照,分析了粉末和制备样品的相组成。
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相对密度是用标准金相技术测量的,包括用光学显微镜(OM) Leica DMI5000(Leica, Germany)在50倍放大率下取抛光样品的至少5个不同位置。然后使用ImageJ软件将OM图像从大块材料中分离出孔隙。定义为块状材料的图像的计算分数作为相对密度值。同样的原理被用于评价样品中o相沉淀的体积分数和厚度。
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使用美国通用电气公司的Phoenix Vtomex计算机断层扫描系统对体素尺寸为10 μm的样品进行x射线显微断层扫描分析(CT)。使用Avizo软件将ct数据可视化,并评估样品的孔隙度。
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用惰性气体熔化红外法和LECO TC-500分析仪(LECO,美国)测量氧含量。
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DSC采用德国Netzch (STA409)分析仪,升温速率为10°C/min,最高温度为1400°C。采用90% Ar +10% H2 (vol.)气体对试样进行氧化保护。
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采用比勒VH1150型硬度试验机,在500 g载荷下,静置时间为10 s。在每个样本的随机位置至少进行5次测量。
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拉伸试验采用通用试验机(Zwick/Roell Z100,德国),拉伸应变为0.3 mm/min。在之前的测试中,拉伸片通过垂直于BD的电火花加工切割,以达到2毫米的厚度。拉伸方向垂直于BD,每个点用三个拉伸片来计算平均值。
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部分试样在拉伸试验前进行热处理,在950°C真空退火2 h,然后在炉内冷却。
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3.结果
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3.1.?粉末特征
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激光衍射法测定的GA粉粒度分布为:d10 = 14.6?μm, d50 =29.3?μm, d90 = 52.3?μm。颗粒呈球形和树枝状表面形貌(图2(a))。GA颗粒截面(图2(b))显示了Ti和Al微偏析的等轴枝晶组织,与Ti- 22al - 25nb GA粉末[25]中的结果相似。从图2(c)的XRD数据可以看出,GA粉的相组成为β/B2相,该相具有体心立方(BCC)晶格。这与Ti-22Al-25Nb GA粉末的结果一致。GA工艺典型的高冷却速率使粉末中的β/B2相保持不变,而bcc相以外的第二相不会析出。
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图2 (at.%) GA粉:(a)表面形貌和(b)具有树枝状结构的颗粒截面。粉末的XRD图(c)显示了β/B2固溶相峰。
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MAPS粉的粒径分布为:d10 = 24.0?μm, d50 =63.3?μm, d90 = 98.5?μm。与GA粉末相似,MA和PS法制备的粉末表面呈现树枝状形貌(图3(a)),截面呈现树枝状微观结构(图3(b))。一些MAPS颗粒的特征是存在内部孔隙和富铌区(图3(c))。化学不均匀性表明Nb在MA和PS过程中没有完全溶解,可能导致L-PBF过程后的化学不均匀性。XRD结果(图3(d))表明,MAPS粉末由β/B2相和BCC晶格组成,与GA粉末相似。PS过程的特点是快速熔化和高冷却速率,从而保留了β/B2相。
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图3 (at.%) MAPS粉末:(a)表面形貌,(b)具有树枝状结构的颗粒截面,(c)具有内部缺陷的颗粒截面。粉末的XRD图(d)显示β/B2固溶相峰。
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MAPS粉的氧含量为0.720 wt.%, GA粉的氧含量为0.137wt.%。
文章来源:《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/zonghexinwen/2022/0110/930.html