Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2024, выпуск 2 » Статья стр. 240
<<<>>>
Улучшение физико-механических свойств сплава Ti-6Al-4V, полученного по технологии селективного лазерного сплавления
Russian Science Foundation , 22-19-00271
Грязнов М.Ю.1, Шотин С.В.1, Чувильдеев В.Н.1, Семенычева А.В.1, Сысоев А.Н.1, Пискунов А.В.1
1Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Email: gryaznov@nifti.unn.ru, shotin@nifti.unn.ru, chuvildeev@nifti.unn.ru, semenycheva@nifti.unn.ru, sysoev@nifti.unn.ru, avpiskunov@nifti.unn.ru
Поступила в редакцию: 7 сентября 2023 г.
В окончательной редакции: 14 ноября 2023 г.
Принята к печати: 14 декабря 2023 г.
Выставление онлайн: 27 января 2024 г.
PDF версия
Проведены исследования физико-механических свойств и структуры титанового сплава Ti-6Al-4V, полученного методом селективного лазерного сплавления. Показано, что прочностные характеристики при оптимальных режимах сплавления (предел прочности 1300 MPa и условный предел текучести 1250 MPa) на 30% превышают стандартные значения для данного сплава, изготовленного с использованием традиционных технологий (прокатка, ковка). Причиной повышения прочностных характеристик сплава Ti-6Al-4V являлось наличие мелкодисперсной мартенситной структуры, формирующейся вследствие высоких скоростей кристаллизации, реализуемых при селективном лазерном сплавлении. При этом оптимизация тактики сканирования позволила достичь величины относительного удлинения после разрыва в 11% за счет снижения пористости и уровня внутренних напряжений. Ключевые слова: титановый сплав Ti-6Al-4V, аддитивные технологии, технология селективного лазерного сплавления, плотность, прочность, пластичность, микроструктура, имплантаты для хирургии.
  1. F. Bartolomeu, M.M. Costa, J.R. Gomes, N. Alves, C.S. Abreu, F.S. Silva, G. Miranda. Tribol. Int., 129, 272 (2019). DOI: 10.1016/j.triboint.2018.08.012
  2. R. Krishna. Titanium Alloys --- Recent Progress in Design, Processing, Characterization, and Applications (IntechOpen, 2023)
  3. C. Jaiswal. Titanium Alloys Market Research Report Information By Type (commercially Pure Titanium, Titanium Alloys), By Application (Structural Airframes, Engines, Others), And By Region (North America, Europe, Asia-Pacific, And Rest Of The World) --- Market Forecast Till 2030 (USA, 2023)
  4. E. Fereiduni, A. Ghasemi, M. Elbestawi. Aerospace, 7 (6), 77 (2020). DOI: 10.3390/aerospace7060077
  5. N. Koju, S. Niraula, B. Fotovvati. Metals, 12, 687 (2022). DOI: 10.3390/met12040687
  6. S. Rajendran, Mu. Naushad, D. Durgalakshmi, E. Lichtfouse (editors). Metal, Metal Oxides and Metal Sulphides for Biomedical Applications (Springer, NY., 2021)
  7. G. Lutjering, J.C. Williams. Titanium Springer-Verlag (Berlin, Heidelberg, 2003)
  8. R. Boyer, E.W. Collings, G. Welsch (editors). Materials Properties Handbook: Titanium Alloys (ASM International, 1994)
  9. М.Ю. Грязнов, С.В. Шотин, В.Н. Чувильдеев, А.Н. Сысоев, Н.В. Мелехин, А.В. Пискунов, Н.В. Сахаров, А.В. Семенычева, А.А. Мурашов. ЖТФ, 92 (2), 241 (2023). DOI: 10.21883/JTF.2023.02.54499.209-22
  10. Y. Bozkurt, E. Karayel. J. Mater. Res., 14, 1430 (2021). DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.07.050
  11. F. Liu, T. Zhou, T. Zhang, H. Xie, Y. Tang, P. Zhang. Mat. Des., 217, 110630 (2022). DOI: 10.1016/j.matdes.2022.110630
  12. A.N. Aufa, M.Z. Hassan, Z. Ismail. J. Alloys Compd., 896, 163072 (2022). DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.163072
  13. Z. Guo, Ch. Wang, C. Du, J. Sui, J. Liu. Proc. CIRP, 89, 126 (2020). DOI: 10.1016/j.procir.2019.12.003
  14. Z. Liang, X.Chen, Z.Sun, Y.Guo, Y. Li, H. Chang, L. Zhou. J. Manuf. Process, 84, 414 (2022). DOI: 10.1016/j.jmapro.2022.09.041
  15. О.Б. Перевалова, А.В. Панин, М.С. Казаченок. ЖТФ, 90 (3), 410 (2020). DOI: 10.21883/JTF.2020.03.48924.256-19
  16. J. Liu, Q. Sun, C. Zhou, X. Wang, H. Li, K. Guo, J. Sun. Mater. Sci. Eng. A, 766, 138319 (2019). DOI: 10.1016/j.msea.2019.138319
  17. X.Yan, S. Yin, C. Chen, C. Huang, R. Bolot, R. Lupoi, M. Kuang, W. Ma, C. Coddet, H. Liao, M. Liu. J. Alloys Comp., 764, 1056 (2018). DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.06.076
  18. M. Shunmugavel, A. Polishetty, G. Littlefair. Proc. Technol., 20, 231 (2015). DOI: 10.1016/j.protcy.2015.07.037
  19. E. Alabort, Y.T. Tang, D. Barba, R.C. Reed. Acta Mater., 229, 117749 (2022). DOI: 10.1016/j.actamat.2022.117749
  20. ГОСТ Р ИСО 5832-3-2020 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Ч. 3. Деформируемый сплав титан-6 алюминия-4 ванадия. Официальное издание (Стандартинформ, М., 2020). Implants for surgery. Metallic materials. Part 3. Wrought titanium 6-aluminium 4-vanadium alloy.
  21. P.A. Shweitzer. Metallic Materials. Physical, Mechanical and Corrosion Properties (Marcel Dekker, Inc. NY., USA, 2003)
  22. L.X. Meng, D.D. Ben, H.J. Yang, H.B. Ji, D.L. Lian, Y.K. Zhu, J. Chen, J.L. Yi, L. Wang, J.B. Yang, Z.F. Zhang. Mater. Sci. Eng. A, 815, 141254 (2021). DOI: 10.1016/j.msea.2021.141254
  23. T. Rautio, A. Hamada, J. Makikangas, M. Jaskari, A. Jarvenpaa. Mater. Today: Proc., 28, 907 (2020). DOI: 10.1016/j.matpr.2019.12.322
  24. P. Kumar, U. Ramamurty. Acta Mater., 194, 305 (2020). DOI: 10.1016/j.actamat.2020.05.041
  25. S. Vaudreuil, S.-E. Bencaid, H.R. Vanaei, A. El Magri. Materials, 15, 8640 (2022). DOI: 10.3390/ma15238640J
  26. Y. Yang, M. Zhao, H. Wang, K. Zhou, Y. He, Y. Mao, D. Xie, F. Lv, L. Shen. Appl. Sci., 13, 1828 (2023). DOI: 10.3390/app13031828
  27. Y. Chen, S.J. Clark, C.L.A. Leung, L. Sinclair, S. Marussi, M.P. Olbinado, E. Boller, A. Rack, I. Todd, P.D. Lee. Appl. Mater. Today, 20, 100650 (2020). DOI: 10.1016/j.apmt.2020.100650
  28. J. Liu, P. Wen. Mat. Des., 215, 110505 (2022). DOI: 10.1016/j.matdes.2022.110505
  29. L.-Ch. Zhang, H. Attar. Adv. Eng. Mater., 18 (4), 463 (2016). DOI: 10.1002/adem.201500419
  30. Z. Liang, Z. Sun, W. Zhang, S. Wu, H. Chang. J. Alloys Compd., 782 (25), 1041 (2019). DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.12.051
  31. A.D. Baghi, S. Nafisi, R. Hashemi, H. Ebendorff-Heidepriem, R. Ghomashchi. J. Manuf. Process., 68, 1031 (2021). DOI: 10.1016/j.jmapro.2021.06.035
  32. Y. Xiao, L. Lan, S. Gao, Bo He, Y. Rong. Mater. Sci. Eng. A, 858, 144174 (2022). DOI: 10.1016/j.msea.2022.144174
  33. L. Zhou, T. Yuan, J.Z. Tang, J. He, R. Li. Opt. Laser Technol., 119, 105625 (2019). DOI: 10.1016/j.optlastec.2019.105625
  34. Q. Yan, B. Chen, N. Kang, X. Lin, S. Lv, K. Kondoh, S. Li, J.S. Li. Mater. Charact., 164, 110358 (2020). DOI: 10.1016/j.matchar.2020.110358
  35. Z.H. Jiao, R.D. Xu, H.C. Yu, X.R. Wu. Proc. Struct. Integr., 7, 124 (2017). DOI: 10.1016/j.prostr.2017.11.069
  36. N. Rahulan, S.S. Sharma, N. Rakesh, R. Sambhu. Mater. Today: Proc., 56, A7 (2022). DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.310
  37. American Society for Testing Materials. ASTM FL108-14. Standard Specification for Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium Alloy Castings for Surgical Implants (UNS R56406) (ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2014)
  38. S. Giganto, S. Martinez-Pellitero, J. Barreiro, P. Leo, M.A. Castro-Sastre. J. Mater. Res. Technol., 20, 2734 (2022). DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.08.040
  39. L.N. Carter, Ch. Martin, Ph.J. Withers, M.M. Attallah. J. Alloys Compd., 615, 338 (2014). DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.06.172
  40. T. Rautio, A. Mustakangas, J. Kumpula, A. Jarvenpaa. Proc. CIRP, 111, 130 (2022). DOI: 10.1016/j.procir.2022.08.106
  41. J. Song, W. Wu, L. Zhang, B. He, L. Lu, X. Ni, Q. Long, G. Zhu. Optik, 170, 342 (2018). DOI: 10.1016/j.ijleo.2018.05.128

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme