Влияние стратегии печати и закалки на эволюцию микроструктуры и механические свойства ВТ6, полученного методом проволочно-дугового аддитивного производства

Коллектив ученых лаборатории структурного дизайна перспективных материалов, лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях и лаборатории физики упрочнения поверхности ИФПМ СО РАН установил влияние двух стратегий печати и закалки на эволюцию микроструктуры и механические свойства сплава Ti-6Al-4V, полученного методом проволочно-дугового аддитивного производства с использованием технологии «coldArc».
По сравнению c обычными дуговыми процессами технология «coldArc» обеспечивает стабильность дуги и строго контролируемое тепловложение, что позволяет управлять процессом изготовления изделия. Экспериментально установлено, что стратегия печати с поперечными колебаниями сварочной горелки при 1 Гц препятствует эпитаксиальному росту β-зерен, что способствует формированию более однородной структуры со столбчато-равноосными зернами с более низким значением соотношения длины к ширине первичных β-зерен. Обнаружено, что при охлаждении внутри первичных зерен β-Ti формируется более однородная структура α/α′+β по всей высоте изделия по сравнению со стратегией печати без использования колебаний сварочной горелки.
Установлено, что закалка образцов сплава Ti-6Al-4V-0 после нагрева до 900°С с последующим охлажденим в воде приводит к более однородной структуре для стратегии нанесения слоев без использования колебаний сварочной горелки. Показано, что закалка практически не влияет на структуру и свойства сплава Ti-6Al-4V-1, полученного с поперечными колебаниями сварочной горелки. При этом для обеих стратегий нанесения слоев после закалки уменьшается относительное удлинение в среднем на 30%.
Таким образом, получение образцов Ti-6Al-4V-1 методом проволочно-дугового аддитивного производства в сочетании с технологией “coldArc” со стратегией осаждения 1 Гц имеет большой потенциал стать основным направлением производства этого сплава с высоким уровнем механических характеристик. Данные сплавы могут быть использованы в качестве сложных по форме изделий в таких отраслях промышленности, как аэрокосмическая, энергетическая, ядерная и биомедицина.

Рис. Макро- и микроструктура, кривые напряжение-деформация при испытаниях на растяжение образцов сплавов Ti-6Al-4V-0 и Ti-6Al-4V-1 в поперечном сечении до и после закалки.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2024-0001. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials (Q2).

A. Zykova, N. Savchenko, A. Nikolaeva, A. Panfilov, A. Vorontsov, V. Semenchuk, D. Gurianov, E. Kolubaev, S. Tarasov. Effect of “ColdArc” WAAM Regime and Arc Torch Weaving on Microstructure and Properties of As-Built and Subtransus Quenched Ti-6Al-4V // Materials. – 2024. – Vol. 17(10). – P. 2325. https://doi.org/10.3390/ma17102325