МІКРОТВЕРДІСТЬ ФАЗОВИХ СКЛАДОВИХ СПЛАВУ Ti–6Al–4V, ВИГОТОВЛЕНОГО СЕЛЕКТИВНИМ ЛАЗЕРНИМ ПЛАВЛЕННЯМ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2519-450X.7.2025.349062Ключові слова:
селективне лазерне плавлення, мікроструктура, мікротвердість, фазаАнотація
У статті досліджено мікроструктуру та мікротвердість сплаву Ti–6Al–4V, одержаного селективним лазерним плавленням (Selective laser melting – SLM). Використовувався волоконний ітербієвий лазер з повітряним охолодженням і номінальною потужністю 200 Вт, діаметром лазерного променю ~45 мкм і довжиною хвилі 1070 ± 2 нм, швидкість сканування становила 500 мм/с, товщина шару – 25 мкм, відстань штрихування – 150 мкм. Синтезована мікроструктура з періодичних масштабно-градієнтних шарів є результатом циклічної термічної історії, яку зазнає SLM-сплав Ti–6Al–4V. Проаналізовано залежність його мікротвердості від навантаження, орієнтації поверхні (за напрямками вирощування і сканування) та фазового складу. Підтверджено, що величина мікротвердості для α-фази перевищує цю величину для β-фази. Проведено порівняння з літературними даними.
Посилання
Z. Li, J. Gou, J. Gao, et al. Microstructural evolution and corrosion resistance of additively manufactured Ti–6Al–4V alloy annular shaped components using multistage heat treatment. Materials Chemistry and Physics. 346 (2025) 131414. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2025.131414
Iqbal A., Huang A., Petra M. I. et al. Selective laser melting of Ti–6Al–4V: assessing the influence of layer thickness and part geometry on manufacturing efficiency and mechanical properties. Int J Adv Manuf Technol (2025). https://doi.org/10.1007/s00170-025-16332-x
H. Shah, C. Tregambi, P. Bareschino, F. Pepe. Environmental and economic sustainability of additive manufacturing: A systematic literature review. Sustainable Production and Consumption. 51 (2024). 628–643. https://doi.org/10.1016/j.spc.2024.10.012
Voloshko S. M., Mordyuk B. M., Vasylyev M. О. et al. Surface modification of 3D-printed alloy Ti–6Al–4V by ultrasonic impact treatment, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 2 (2023). 217–237. DOI: 10.15407/mfint.45.02.0217
Mordyuk B. M., Vasylyev M. O., Voloshko S. M., Khripta N. I. Hardness of Ti–6Al–4V (ВТ6) Alloy Samples Produced by 3D-Printing Based on Electron-Beam Melting of Wire, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No.11 (2022).1433–1451. DOI: 10.15407/mfint.44.11.1433
Y. Kok, X. P. Tan, P. Wan, et al. Anisotropy and heterogeneity of microstructure and mechanical properties in metal additive manufacturing: A critical review. Materials & Design. 139 (2018). 565–586.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.11.021
A. Kumar, S. Chauhan, M. Shukla, A. Kumar. Effect of Laser Sintering Parameters on the Microstructure, Mechanical Properties and Corrosion Behavior of Titanium Grade 5 Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance (2024).
https://doi.org/10.1007/s11665-024-09935-0
C. Ni, L. Zhu, Z. Zheng, et al. Effect of material anisotropy on ultra-precision machining of Ti-6Al-4V alloy fabricated by selective laser melting. Journal of Alloys and Compounds. 848 (2020). 156457. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156457
S. Him Mok, G. Bi, J. Folkes, et al. Surface & Coatings Technology, 202 (2008). 4613. DOI:10.1016/j.surfcoat.2008.03.028
B. Baufeld, E. Brandl, Omer van der Biest. Wire based additive layer manufacturing: Comparison of microstructure and mechanical properties of Ti–6Al–4V components fabricated by laser-beam deposition and shaped metal deposition. Journal of Materials Processing Technology, 211 (2011). 1146. DOI:10.1016/j.jmatprotec.2011.01.018.
Kelly S. M., Kampe S. L. Microstructural evolution in laser-deposited multilayer Ti-6Al-4V builds: Part II. Thermal modeling. Metallurgical and Materials Transactions A. 35 (2004) 1869–1879. https://link.springer.com/article/10.1007/s11661-004-0095-7
Волошко С. М., Бурмак А. П., Головко Л. Ф. та ін. Структурна анізотропія у виробах 3D-друку за технологією селективного лазерного плавлення. МОМ. 30, 112 (2024). 38–50. https://doi.org/10.15407/mom2024.04.038
Swadener J. G., George E. P., Pharr G. M. The correlation of the indentation size effect measured with indenters of various shapes. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 50, 4 (2002). 681–694. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(01)00103-X
Vasylyev M. A., Zagorulko I. V., Voloshko S. M. Crack Growth Resistance and Segregation in Amorphous Alloy Fe73.6Si15.8B7.2Cu1.0Nb2.4 (FINEMET) under Microindentation, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 9 (2019). 1217–1230. DOI:10.15407/mfint.41.09.1217
T. Vilaro, C. Colin, J. D. Bartout. As-Fabricated and Heat-Treated Microstructures of the Ti–6Al–4V Alloy Processed by Selective Laser Melting, Metall. Mater. Trans. A 42, 10 (2011). 3190–3199. DOI:10.1088/1757-899X/655/1/012023
Murr L. E., Esquivel E. V., Quinones S. A. et al. Microstructures and Mechanical Properties of Electron Beam Rapid Manufactured Ti–6Al–4V Biomedical Prototypes Compared to Wrought Ti–6Al–4V, Mater Charact. 60, 2 (2009). 96–105.
https://doi.org/10.1016/j.matchar.2008.07.006
K. Beyl, K. Mutombo, C. P. Kloppers, Tensile properties and microstructural characterization of additive manufactured, investment cast and wrought Ti6Al4V alloy, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, 012023. DOI:10.1088/1757-899X/655/1/012023
Lekatou A. G., Efremenko B. V., Haoui V. et al. Microstructure, electrochemical, wear and corrosive wear performance of laser-based powder bed fusion and wrought biomedical Ti−6Al−4V alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 35, 8 (2025). 2612–2631. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(25)66836-1
Eyal Eshed, Amnon Shirizly. Characterization of Nano-Sized Features in Powder Bed Additively Manufactured Ti–6Al–4V Alloy. Materials 18, 13 (2025). 3198. https://doi.org/10.3390/ma18133198
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 А. П. Бурмак, С. М. Волошко, О.А. Вислий
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Етика автора:
- Автор (або колектив авторів) несе (чи) відповідальність за новизну і достовірність результатів наукового дослідження. Автори статті повинні надавати достовірні результати проведених досліджень. Завідомо неправдиві або сфальсифіковані затвердження неприйнятні.
- Автори повинні гарантувати, що результати дослідження, викладені в поданій рукописи, повністю оригінальні.
- Запозичені фрагменти або твердження повинні бути оформлені з обов'язковим зазначенням автора та першоджерела.
- Неетичні і неприйнятні надмірні запозичення, а також плагіат в будь-яких формах, включаючи неоформлені цитати, перефразування або привласнення прав на результати чужих досліджень.
- Необхідно визнавати внесок всіх осіб, так чи інакше вплинули на хід дослідження, зокрема, в статті повинні бути представлені посилання на роботи, які мали значення при проведенні дослідження.
- Співавторами статті повинні бути вказані всі особи, які внесли істотний внесок у проведення дослідження.
- Автори не повинні надавати в журнал рукопис, яка була відправлена в інший журнал і знаходиться на розгляді, а також статтю, вже опубліковану в іншому виданні.
Етика редакції:
- Редакція несе відповідальність за оприлюднення авторських творів. При прийнятті рішення про публікацію редактор журналу керується достовірністю представлення даних і наукової значимістю даної роботи.
- Редактор повинен оцінювати інтелектуальний зміст рукописів. Виходячи з принципів конфіденційності неопубліковані дані, отримані з представлених до розгляду рукописів, не повинні використовуватися для особистих цілей або передаватися третім особам без письмової згоди автора.
- Редактор не повинен допускати до опублікування інформацію, якщо є достатньо підстав вважати, що вона є плагіатом.
Етика публікацій:
Журнал є виданням відкритого доступу. Всі статті вільні для перегляду, читання, завантаження та друку.
Матеріали приймаються українською, російською або англійською мовами і відповідно публікуються мовою оригіналу.
