Особенности формирования структуры изделий, получаемых на электронно-лучевом 3D принтере с использованием проволоки из титанового сплава

Abstract

Представлены результаты исследований особенностей формирования структуры металла изделий, полученных способом аддитивной технологии на электронно-лучевом 3D принтере с использованием титановой проволоки. В качестве исходного материала для наплавки использовали титановую проволоку диаметром 2 или 3.мм из сплава ВТ6. Подложкой служила пластина того же сплава толщиной 12,5 мм. Рассмотрены общие закономерности формирования структуры образцов, полученных за один, два и три параллельных прохода. Показано, что первичная структура изделия литого типа с преобладанием равноосных зерен. Вторичная структура зерен игольчатого типа представлена двумя фазами: ά — низкотемпературная мартенситная (ГЦК составляет приблизительно 99,0 мас. %) и β — высокотемпературная (ОЦК — 1,0 мас. %). Установлено, что во время процесса осаждения проволоки потеря алюминия незначительна. Термообработка изделий приводит структуру в более равновесное состояние. Механические испытания образцов показали хороший уровень основных механических свойств как вдоль, так и поперек наплавленных слоев. Представленные в работе результаты демонстрируют перспективность аддитивной технологии «xBeam.3D Metal Printing» для получения 3D изделий из титановых сплавов.

Надано результати досліджень особливостей формування структури металу виробів, отриманих способом адитивної технології на електронно-променевому 3D принтері з використанням титанового дроту. В якості вихідного матеріалу для наплавлення використовували титановий дріт діаметром 2 або 3.мм зі сплаву ВТ6. Підкладкою слугувала пластина того ж сплаву товщиною 12,5 мм. Розглянуті загальні закономірності формування структури зразків, які зроблено за один, два та три паралельних проходи. Первинна структура виробу є литого типу переважно з рівновісними зернами. Вторинна структура зерен голчастого типу представлена двома фазами: ά — низькотемпературна мартенситна (ГЦК дорівнює приблизно 99,0 мас. %) та β — високотемпературна (ОЦК — 1,0 мас. %). Встановлено, що під час процесу осадження дроту втрата алюмінію незначна. Термообробка виробів призводить структуру в більш рівноважний стан. Механічні випробування зразків показали хороший рівень основних механічних властивостей як уздовж, так і поперек наплавлених шарів. Представлені в роботі результати демонструють перспективність адитивної технології «xBeam.3D Metal Printing» для отримання 3D виробів із титанових сплавів.

Presented are the results of investigations of peculiar features of formation of metal structure of products, produced by the method of additive technology in the electron beam 3D printer with applying the titanium wire. As an initial material for surfacing, the titanium wire of 2 or 3 mm diameter of alloy VT6 was used. The substrate was a plate of 12.5 mm thickness of the same alloy. The general regularities of structure formation of specimens, produced for one, two and three parallel passes were considered.. It is shown that in the primary structure of product of a cast type the equiaxial grains are dominated. The secondary structure of grains of an acicular type is presented by two phases: ά — low-temperature martensitic (FCC is approximately 99.0 wt.%) and β — high-temperature (BCC is 1.0 wt.%). It was found that during the process of wire deposition the aluminium losses are minimum. The heat treatment of products leads to more equilibrium state of the structure. The mechanical tests of specimens showed a good level of main mechanical properties both along and also across the deposited layers. The results, given in the work, demonstrate the future prospects of the additive technology «xBeam 3D Metal Printing» for producing 3D products of titanium alloys.