Mikrostruktura a mechanické vlastnosti slitiny Ti6Al4V připravené metodou selektivního laserového tavení

Ing. Vojtěch Kubeš1; doc. Dr. Ing. Monika Losertová1; Ing. Kamila Dostálová2; prof. Vittorio Di Cocco3; prof. Francesco Iacoviello3

1 VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta materiálově-technologická, 17. listopadu 2172/15, 708 00 Ostrava-Poruba, Česká republika 2 VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky, 17. listopadu 2172/15, 708 00 Ostrava-Poruba, Česká republika 3 Università degli Studi Cassino e del Lazio Meridionale, Department of Mechanics, Structures, Environment and Territory, Viale dell‘Universita, Cassino, Italy

Stáhnout článek v PDF

Aditivní technologie výroby, mezi něž patří selektivní laserové tavení, představují pokročilé výrobní metody umožňující snižovat počet výrobních kroků, efektivně využívat materiál a vyrábět přesné tvary přímo z 3D modelů. I přes potenciálně široké uplatnění v různých průmyslových odvětvích zůstává stále problémem procesu selektivního laserového tavení výskyt výrobních vad spojených s velkými teplotními gradienty v důsledku krátkodobých interakcí a vysoce lokalizovaných teplotních přenosů. Produkt připravený touto metodou tak může obsahovat póry, fázovou nehomogenitu nebo zbytkové pnutí, které vedou k odlišnému mechanickému a lomovému chování. Studium v této práci bylo zaměřeno na srovnání mechanických vlastností v tahu vzorků ze slitiny Ti6Al4V vyrobených pomocí selektivního laserového tavení a připravených konvenčním litím a kováním. Materiál bez tepelného zpracování byl podroben tahové zkoušce a pomocí fraktografické analýzy byly studovány lomové plochy. Mez kluzu a mez pevnosti vykazovaly vyšší hodnoty v případě vzorků připravených selektivním laserovým tavením, a to 1021 MPa a 1163 MPa, oproti kovaným vzorkům s 863 MPa a 978 MPa. Naopak tažnost byla o 40 % vyšší v případě materiálu připraveného litím a kováním. Výsledky fraktografického studia obou typů vzorků byly hodnoceny v souvislosti s mikrostrukturními charakteristikami. Lom vzorků připravených selektivním laserovým tavením vykazoval křehčí charakter v souladu s mikrostrukturou tvořenou téměř pouze martenzitem, na rozdíl od konvenčně připravené slitiny, u které rovnoosá (α+β) mikrostruktura vedla k tvárnému lomu.

1. Klíčová slova: selektivní laserové tavení; mikrostruktura; výrobní vady; pnutí; pevnost v tahu; martenzit