TY - JOUR

T1 - Relationship between mechanical properties and density of Ti obtained by additive technology

AU - Loginov, Yu N.

AU - Stepanov, S. I.

AU - Yudin, A. V.

AU - Tretyakov, E. V.

PY - 2018/1/1

Y1 - 2018/1/1

N2 - Целью работы является установление связей между относительной плотностью образцов из титана, полученных по аддитивной технологии, с их механическими характеристиками. Исходным сырьем для 3D-печати служил порошок титана сферической формы с диапазоном размеров 10-50 мкм. Сравнение химического состава исходного порошка с данными об известных марках титана показывало его повышенную чистоту, что является важным параметром для достижения необходимых свойств при изготовлении высококачественных имплантатов. Образцы для исследования физических и механических свойств материала изготавливали на установке послойного синтеза методом селективного лазерного плавления. При отработке режимов сплавления порошка использовали следующие параметры работы установки: размер пятна лазерного излучения на сплавляемом порошковом слое 60-70 мкм, толщина слоя 50 мкм, защитная атмосфера Ar (содержание кислорода до 900 ppm). Аддитивным методом изготавливали цилиндрические заготовки с направлением наплавления ортогонально продольной оси. Далее из них делали образцы для испытаний на растяжение до разрыва. Плотность образцов измеряли методом гидростатического взвешивания. Изменение режимов лазерной обработки внутри указанных диапазонов приводило к получению образцов различной плотности. Каждой плотности соответствовал свой уровень механических характеристик. Получены линейные возрастающие зависимости условного предела текучести и относительного удлинения от относительной плотности. При относительной плотности 92 % предел текучести равен 300 МПа, а при больших плотностях достигается предел текучести ≥500 МПа. Установлено, что использование аддитивных технологий для титана позволяет получать материал с остаточной пористостью, характеризуемой относительной плотностью 92-98 %. Несмотря на наличие пор, такой материал обладает повышенной прочностью относительно титана той же химической чистоты, полученного традиционными методами. Повышение относительной плотности приводит к линейному росту условного предела текучести и относительного удлинения до разрыва, т. е. к повышению уровня как прочностных, так и пластических свойств. Пониженная плотность обусловлена наличием пор, образовавшихся в процессе сплавления, наличием частиц, имеющих ограниченные поверхности контакта между собой.

AB - Целью работы является установление связей между относительной плотностью образцов из титана, полученных по аддитивной технологии, с их механическими характеристиками. Исходным сырьем для 3D-печати служил порошок титана сферической формы с диапазоном размеров 10-50 мкм. Сравнение химического состава исходного порошка с данными об известных марках титана показывало его повышенную чистоту, что является важным параметром для достижения необходимых свойств при изготовлении высококачественных имплантатов. Образцы для исследования физических и механических свойств материала изготавливали на установке послойного синтеза методом селективного лазерного плавления. При отработке режимов сплавления порошка использовали следующие параметры работы установки: размер пятна лазерного излучения на сплавляемом порошковом слое 60-70 мкм, толщина слоя 50 мкм, защитная атмосфера Ar (содержание кислорода до 900 ppm). Аддитивным методом изготавливали цилиндрические заготовки с направлением наплавления ортогонально продольной оси. Далее из них делали образцы для испытаний на растяжение до разрыва. Плотность образцов измеряли методом гидростатического взвешивания. Изменение режимов лазерной обработки внутри указанных диапазонов приводило к получению образцов различной плотности. Каждой плотности соответствовал свой уровень механических характеристик. Получены линейные возрастающие зависимости условного предела текучести и относительного удлинения от относительной плотности. При относительной плотности 92 % предел текучести равен 300 МПа, а при больших плотностях достигается предел текучести ≥500 МПа. Установлено, что использование аддитивных технологий для титана позволяет получать материал с остаточной пористостью, характеризуемой относительной плотностью 92-98 %. Несмотря на наличие пор, такой материал обладает повышенной прочностью относительно титана той же химической чистоты, полученного традиционными методами. Повышение относительной плотности приводит к линейному росту условного предела текучести и относительного удлинения до разрыва, т. е. к повышению уровня как прочностных, так и пластических свойств. Пониженная плотность обусловлена наличием пор, образовавшихся в процессе сплавления, наличием частиц, имеющих ограниченные поверхности контакта между собой.

KW - Additive manufacturing

KW - Density

KW - Ductility

KW - Mechanical properties

KW - Porosity

KW - Titanium

KW - Titanium powder

KW - Yield strength

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85048995338&partnerID=8YFLogxK

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=35091017

U2 - 10.17580/tsm.2018.05.07

DO - 10.17580/tsm.2018.05.07

M3 - Article

AN - SCOPUS:85048995338

SP - 51

EP - 55

JO - Цветные металлы

JF - Цветные металлы

SN - 0372-2929

IS - 5

ER -