Ti6A14V鈦合金：在靜態(tài)載荷下測試DMLS 3D打印的樣品

隨著金屬的3D打印在全球范圍內不斷擴展，以供工業(yè)用戶使用，對粉末，獨特合金和各種復合材料等材料的研究也在不斷發(fā)展。在這項研究中，研究人員概述了他們最近發(fā)表的“ 在靜態(tài)載荷條件下使用增材制造方法生產的Ti6A14V鈦合金的強度分析”中的發(fā)現(xiàn)，研究人員著重研究了鈦合金Ti6Al4V的用途以及通過印刷后的力學性能的綜合分析，直接金屬激光燒結（DMLS）。

對于許多應用程序而言，3D打印和增材制造工藝的優(yōu)勢使創(chuàng)建牙植入物，火箭發(fā)動機部件，汽車零件等設備的更傳統(tǒng)的方法黯然失色。雖然提高負擔能力是關鍵，但許多用戶創(chuàng)建以前從未有過的零件的能力也是如此，或者甚至更值得注意的是，可以選擇掃描已經過時的舊零件并通過3D打印重新創(chuàng)建零件的選項。 （在汽車和軍事應用中特別有用）。

由于以下優(yōu)點，植入物等醫(yī)療設備通常由合金制成：

• 高機械性能
• 低密度
• 耐腐蝕性能
• 生物相容性
  

測試樣品尺寸。

熱處理在使用金屬時很常見，因為它可以改善機械性能。通常使用熱等靜壓（HIP）等方法。但是，在這項研究中，研究人員使用DMLS增材制造技術來制造樣品，以測試其可行的機械性能。

研究樣品的物理形式：（a）從拉桿上翻下來，（b）通過加法DMLS制造。

該團隊以退火的拉制棒材（直徑為12mm）的形式創(chuàng)建樣品，并在EOS M280W機器上通過DMLS創(chuàng)建了一組樣品，然后進行了退火。

“印刷過程的特征在于以下參數：激光功率200 W，最小層厚度30μm，掃描速度高達7 m / s。樣品的打印方向與Z軸一致?！毖芯咳藛T解釋說。

通過DMLS方法將樣品施加一層。

發(fā)現(xiàn)第一批樣品的強度相比之下較低，而硬度相關的值不同：

研究人員說：“結果的差異與采用添加劑技術制備樣品的方法及其所承受的外部載荷有關。”

“空載樣品在x平面上的硬度值略有變化，表明通過DMLS方法生產的材料具有相似的機械性能?！?br />

硬度測試的樣品：（a，b）來自拉伸棒的樣品，（c，d）在拉伸測試之前使用DMLS方法制備的樣品，（e，f）在拉伸測試之后使用DMLS方法制備的樣品。

研究人員團隊還指出，在這種情況下，硬度變化（xy和xz之間）可能是由于材料顆粒的3D打印以及軸向載荷引起的變形所致。

樣品DMLS宏觀結構的測試顯示出與拉伸載荷有關的明顯變化，表明這也可能再次歸因于3D打印以及設置的參數和材料層的方向。研究人員比較了拉伸載荷前后的宏觀結構，發(fā)現(xiàn)隨后發(fā)生了塑性變形，并且明顯可見是由載荷線引起的。

由于如今鈦被用于許多3D打印和增材制造工藝中，因此從復合材料的使用到諸如胸骨或髖關節(jié)植入物的醫(yī)療設備，玻璃的印刷等等，這種材料一直是研究的持續(xù)來源。

DMLS增材制造方法產生的Ti6Al4V材料的宏觀結構，取自：（a）沿Z軸的樣品，（b）樣品夾持部分，（c）拉伸過程中樣品中力線的分布；I –因拉力作用而導致材料結構發(fā)生重大變化的區(qū)域，II –過渡區(qū)域，III –受拉力影響有限的區(qū)域。

在相變溫度范圍α+β→β中可塑性變形的兩相α+β鈦合金的兩相微觀結構形成的示意圖，它是變形度ε的函數。

編譯：dprint.com