Tionchar na Rothaíochta Teirmeach ar Chobhsaíocht Chomhéadain Cóimhiotail Tíotáiniam a Monaraíodh go Breisitheach
Réamhrá don Rothaíocht Theirmeach i nDéantúsaíocht Bhreiseáin
Tá stair theirmeach uathúil i gceist le déantúsaíocht bhreiseáin (AM) de chóimhiotail tíotáiniam arb iad is sainairíonna é soladú tapa agus timthriall teirmeach arís agus arís eile le linn sil-leagan ciseal i ndiaidh a chéile. Murab ionann agus gnáthphróiseáil saoirsithe, téann gach ciseal taiscthe faoi thimthriallta iomadúla aththéamh agus fuaraithe de réir mar a thógtar sraitheanna ina dhiaidh sin air, ag cruthú gírithe teirmeacha casta a chuireann isteach go mór ar éabhlóid mhicreastruchtúr agus ar chobhsaíocht idir-éadan.
Foirmiú Micreastruchtúir Chomhéadain
In Ti-6Al-4V produced by wire arc additive manufacturing (WAAM), the as-built microstructure typically consists of coarse prior β grains filled with aligned α-lath colonies, formed during the β→α transformation upon cooling. The repeated thermal cycling during deposition produces a high fraction of high-angle grain boundaries (HAGBs, >15 céim ) agus cruthaíonn sé scannáin nanascála feadh -theorainneacha lath. Cruthaíonn na scannáin seo, saibhrithe le vanadium (-eilimint chobhsaithe), comhleanúnach / comhéadain a fheidhmíonn mar bhacainní éifeachtacha ar ghluaisne díláithrithe agus a chuireann go mór le hard-neart an chóimhiotail.
Éifeachtaí Rothaíochta Teirmeach ar Chobhsaíocht Chomhéadain
1. Gluaiseacht Comhéadain agus Athdháileadh Tuaslagtha
Le linn rothaíocht mheicniúil idir 400 céim agus 700 céim , taispeánann an / comhéadan gluaiseacht dinimiciúil tiomáinte ag athdháileadh tuaslagáit. Tá sé léirithe ag staidéir ar radaíocht shioncrotron go bhfuil luaineachtaí teirmeacha arís agus arís eile ina gcúis le:
Méadú ar strain laitíse an bhuaic (110) agus leathnú an pharaiméadar laitíse go dtí a=3.22 Å
Méadú ar chodán céime go timpeall 3.5% ± 0.01%
Athruithe dinimiciúla i bpróifílí tiúchan vanadium ar fud an / comhéadan
Deimhníonn tomagrafaíocht Atom probe go sroicheann tiúchan vanadium i réigiún lár na céime 22.4 ± 0.19 ag.%, agus an próifíl tiúchan V ag athrú go dinimiciúil mar a ghluaiseann an comhéadan ar ais agus amach chun cobhsaíocht chéim a choinneáil. Léiríonn samhaltú cinéiteach bunaithe ar idirleathadh (DICTRA) go n-éiríonn gluaiseacht an chomhéadain / an chomhéadain i bhfad níos suntasaí nuair a thugtar difríochtaí fuinnimh stóráilte 400–500 J/caochÚn isteach sa chéim HCP, ag tacú le breathnóireacht thurgnamhach ar iompar comhéadain dinimiciúil le linn timthriallta teirmeach.
2. Teocht-Díghrádú Chomhéadain Cleithiúnach
Braitheann cobhsaíocht / comhéadain in AM Ti-6Al-4V go mór ar an teocht:
Ag 500 céim agus faoi bhun:Fanann na / comhéadain sách géar agus cobhsaí. Coinníonn na sraitheanna scannán nana a gcomhleanúnachas idir-éadan, ag leanúint orthu ag feidhmiú mar sciorradh bacainní éifeachtacha. Tá an microstructure á rialú go príomha ag aisghabháil teirmeach gníomhachtaithe, agus kinking mar an meicníocht dífhoirmithe ceannasach.
Os cionn 700 céim:Tarlaíonn díghrádú fairsing idir-éadan, arb iad is sainairíonna é:
-ilroinnt lamella agus lúbadh géar
-treá céime feadh teorainneacha / nuachruthaithe, ag briseadh suas idirshraitheanna leanúnacha ar dtús
Cailliúint comhleanúnachais idir-éadan mar gheall ar phróisis imirce agus téarnaimh teorann
Athchriostalú dinimiciúil luathaithe (idir DDRX neamhleanúnach agus CDRX leanúnach) ag núicléasú ag na réigiúin a mbíonn tionchar orthu
Éascaíonn an díchobhsú spleách ar theocht seo ar na sraitheanna scannán nana aistriú sciorrtha feabhsaithe agus cóiríocht brú áitiúil, rud a fhágann go laghdaíonn sreabhadh tapa agus go laghdaítear feidhmíocht mheicniúil go suntasach.
3. Díscaoileadh Martensite agus Trasfhoirmithe Céim
Bíonn tionchar freisin ag rothaíocht theirmeach ar chobhsaíocht na gcéimeanna neamhchothromaíochta a chruthaítear le linn soladú tapa. Tosaíonn martensite ( m), a fhoirmíonn le linn fuaraithe tapa i bpróisis AM, a thuaslagadh ag teochtaí chomh híseal agus is 350-400 céim . Tar éis é a aththéamh le linn timthriallta teirmeacha ina dhiaidh sin, athraíonn m go struchtúir + níos cobhsaí. Is próiseas mall idirleata é an díscaoileadh seo a athraíonn tuilleadh ceimice an chomhéadain áitiúil agus cobhsaíocht mhicrstruchtúrtha.
Meicníochtaí Éabhlúcháin Micrstruchtúrtha
Tá ról ríthábhachtach ag an gcodán ard HAGBanna in AM Ti-6Al-4V (thart ar 80.8% de na teorainneacha iomlána) i gcobhsaíocht an chomhéadain faoi rothaíocht theirmeach:
HAGBanna mar fhoinsí díláithrithe agus linnte:Cuireann na HAGBanna flúirseach chun cinn bulging teorann agus imirce, ag ísliú an bhacainn núiclithe le haghaidh athchriostalú dinimiciúil neamhleanúnach (DDRX).
Soghluaisteacht fheabhsaithe teorann:I réigiúin a bhfuil tionchar ag kink orthu, éascaíonn éagobhsaíocht logánta núicléas DDRX, rud a luathaíonn miondealú an struchtúir lamellar bunaidh
Codarsnacht le cóimhiotail saoirsithe:Oibrithe Ti-Tá comhréir i bhfad níos mó de theorainneacha gráin íseal-uillinn (LAGBanna) in 6Al-4V, a chuireann srian le soghluaisteacht teorann agus a thacaíonn le rothlú fo-ghráin de réir a chéile (CDRX) seachas díchobhsú tapa an chomhéadain
Ag 700 céim , laghdaítear an bac núiclithe do DDRX i micreastruchtúir AM saibhir HAGB a thuilleadh, agus is é CDRX an príomhchonair athchriostalaithe i gcóimhiotail oibrithe lena struchtúr rialaithe LAGB.
Impleachtaí maidir le Feidhmíocht Seirbhíse
Tá impleachtaí suntasacha ag éagobhsaíocht an chomhéadain spreagtha timthriallta teirmeach ar fheidhmiú iontaofa cóimhiotail tíotáiniam AM i dtimpeallachtaí ardteochta:
Coimeád neart:Cé go léiríonn AM Ti-6Al-4V neart toraidh comhbhrúiteach níos fearr ag teochtaí seomra agus idirmheánacha (300–500 céim ) mar gheall ar a struchtúr lath mín agus cobhsaí / comhéadain, laghdaítear a chobhsaíocht theirmeach go suntasach os cionn 700 céim mar gheall ar dhíghrádú agus bogú comhéadan tapa.
Feidhmíocht tuirse:Is féidir le miondealú comhleanúnach / comhéadain agus foirmiú gráin athchriostalaithe suíomhanna a chruthú le haghaidh tionscnamh crack agus iomadú, rud a d'fhéadfadh cur isteach ar shaol tuirse.
Friotaíocht creep:Éiríonn an codán ard HAGB agus an carnadh díláithrithe logánta ag -teorainneacha lath, a thairbheach don fhriotaíocht chraicne ar dtús, díchobhsaithe de réir mar a chailleann comhéadain comhleanúnachas faoi thimthriall teirmeach.
Straitéisí Maolaithe
Chun cobhsaíocht idir-éadan a fheabhsú faoi choinníollacha rothaíochta teirmeach, tá roinnt cineálacha cur chuige á bhfiosrú:
Postáil-tóg cóireáil teasa:Is féidir le cóireálacha teirmeacha rialaithe an microstructure a chobhsú trí dháileadh tuaslagáit a aonchineálú agus strusanna iarmharacha ó thimthriallta teirmeach a laghdú
Barrfheabhsú paraiméadar próisis:Straitéisí sil-leagan a choigeartú (m.sh., am cónaithe, pleanáil cosáin) chun stair theirmeach níos aonfhoirmí a bhaint amach agus chun aththéamh iomarcach a chosc, rud a fhágann go mbeidh struchtúir lath - níos míne agus níos cobhsaí
Próiseáil teirmeicniúil:AM a chomhcheangal le cruthú in situ nó dífhoirmiúchán idirchiseal chun struchtúr gránach a bheachtú agus cobhsaíocht an chomhéadain a fheabhsú
Conclúid
Cruthaíonn rothaíocht theirmeach i ndéantúsaíocht bhreiseán cóimhiotail tíotáiniam staid uathúil mhicreastruchtúr le codáin arda de-teorainneacha gráin arda agus nana-sraitheanna scannáin ag / comhéadain. Cé go soláthraíonn na gnéithe seo neart teochta seomra den scoth, taispeánann siad cobhsaíocht theirmeach teoranta os cionn 700 céim , áit a ndéanann comhleanúnachas comhéadain díghrádú trí -treá céime, imirce teorann, agus athchriostalú dinimiciúil. Tá sé ríthábhachtach na meicníochtaí éabhlóide comhéadain spleácha seo a thuiscint chun dearadh próisis AM a bharrfheabhsú agus chun feidhmíocht iontaofa comhpháirteanna Ti-6Al-4V a chinntiú i dtimpeallachtaí éilitheacha seirbhíse.
