Onlangs heeft het team van prof. Chunping Huang aan de Nanchang Universiteit voor Luchtvaart en Ruimtevaart (NUAA) een reeks onderzoeken uitgevoerd naar de mechanische eigenschappen en vlamvertraging van de Ti40 vlamvertragende titaniumlegering met behulp van LSF-technologie. Het team nam de typische Ti40 vlamvertragende titaniumlegering als onderzoeksobject en bereidde de Ti40 vlamvertragende titaniumlegering voor met behulp van LSF-technologie. De microstructuur, mechanische eigenschappen en vlamvertragende eigenschappen van laserstereovormende monsters en conventionele smeedmonsters werden onderzocht, en de vlamvertragende eigenschappen en mechanische eigenschappen van de laserstereovormende monsters, die superieur zijn aan die van de conventionele smeedmonsters, werden ook bestudeerd en besproken. . De gerelateerde onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in de Journal of Manufacturing Processes onder de titel "Het bereiken van superieure brandwerende en mechanische eigenschappen van Ti40-legering door laservast vormen". van productieprocessen. Het artikel is geschreven door MS-student Ki-Min Huang, en de corresponderende auteurs zijn Dr. Feng-Gang Liu en Prof. Chun-Ping Huang.
Ti40 (Ti-15V-25Cr) vlamvertragende titaniumlegering is een nieuw type zeer stabiele titaniumlegering met uitstekende uitgebreide mechanische eigenschappen en vlamvertragende eigenschappen, die veel wordt gebruikt in componenten voor ventilatorcompressoren van grote motoren met hoge aspectverhoudingen en andere structuren. De slechte plasticiteit en vloeibaarheid bij hoge temperaturen leiden echter tot hoge kosten, lange cyclustijden en een laag materiaalgebruik bij conventionele bewerking.
Daarom is er een dringende behoefte aan het vinden van een nieuwe productietechnologie om deze problemen te verbeteren. Met de ontwikkeling van additive manufacturing-technologie wordt ook Laser Solid Forming (LSF), gebaseerd op lasercladding en rapid prototyping-technologie, op grote schaal toegepast. Het kan onderdelen rechtstreeks uit CAD-modellen vervaardigen en beschadigde onderdelen repareren, wat nieuwe ideeën en methoden oplevert voor de verwerking en productie van vlamvertragende titaniumlegeringen.
Fig. 1 Schematisch diagram van laserstereovorming en LSF-bloktopografie:
(a) laserstereovorming; (b) (c) LSF-blok
Fig. 2 Schematisch diagram van het experimentele proces van LSF-blokbemonstering en ablatie:
(a) Blokmonstering (b) Experimentele ablatiebehandeling (c) Bemonstering van ablatiemonsters
Fig. 3 Schematisch diagram van het vlamvertragingsmechanisme van Ti40-legering
Fig. 4 Dwarsdoorsnede van Ti40-legering:
(A) bovenste regio van LSFed-monster; (B) middelste gebied van LSFed-monster; (C) onderste gebied van LSFed-monster; (D) vervalst monster;
1=OM; 2=SEM.
Fig. 5 TEM-beelden van de neergeslagen fasen van het LSFed-monster: (A) helder veld van Ti5Si3; (B) elektronendiffractiepatroon van Ti5Si3.
Fig. 6 Monsteroppervlaktemorfologie van Ti40-legering na ablatie:
(a) LSFed; b) vervalste staat; (1) geablateerd 3S; (2) geablateerd 4S; (3) geablateerd 5 S.
Afb. 7 Afbeeldingen van laserablatieputmodellen: (a) ablatiepitmodel; b) meetpunten
Fig. 8 SEM-beelden van ablatieputten: (a) oppervlaktetopografie van LSFed-ablatieputten; (b) oppervlaktetopografie van de ablatieput van een vervalst exemplaar; (c) bodemtopografie van LSFed-ablatieput; (d) bodemtopografie van de ablatieput van een vervalst exemplaar; (e) zijwandtopografie van LSFed-ablatieput; (f) zijwandtopografie van de ablatieput van een gesmeed exemplaar
Fig. 9 SEM-beelden van de dwarsdoorsnede van de ablatieput: (a) LSFed-ablatieput voor specimen; (b) onderkant van de ablatieput van het LSFed-monster; (c) ablatieput van vervalst monster; (d) onderkant van de ablatieput van gesmeed monster
Fig. 10 SEM-beelden van de breuk van de LSFed Ti40-legering: (a) macroscopische morfologie van de breuk van het monster; (b) vergrote morfologie van gebied A; (c) vergrote morfologie van gebied B
Op basis van de bovenstaande studie verbetert het LSF-proces de problemen van hoge verwerkingskosten, lange cyclustijd en laag materiaalgebruik als gevolg van de traditionele bewerking van Ti40, en de Ti40-legering bereid met laserstereoforming-technologie heeft uitstekende mechanische eigenschappen vergeleken met de onderdelen smeden, en tegelijkertijd, als gevolg van het speciale temperingseffect tijdens het laserstereovormingsproces, zorgt de -fase in de Ti40-legering voor een hoog smeltpunt van Ti5Si3, wat niet alleen de oxidatie-efficiëntie van V- en Cr-elementen kan verbeteren door de poriën vast te houden, maar ook het afbladderen van de oxidelaag te vertragen door de binding tussen de matrix en de oxidelaag te versterken en de vlamvertragende eigenschappen van Ti40 te verbeteren. De studie van mechanische eigenschappen en vlamvertragende eigenschappen van Ti40-legeringen, bereid met LSF-technologie, biedt een nieuw technisch middel voor het realiseren van hoogwaardige, snelle en goedkope voorbereiding van vlamvertragende complexe structurele onderdelen van titaniumlegeringen.
