Недавно команда профессора Чуньпина Хуанга из Наньчанского университета аэронавтики и астронавтики (NUAA) провела серию исследований механических свойств и огнестойкости огнестойкого титанового сплава Ti40 с использованием технологии LSF. В качестве объекта исследования команда взяла типичный огнестойкий титановый сплав Ti40 и подготовила огнестойкий титановый сплав Ti40 по технологии LSF. Были исследованы микроструктура, механические свойства и огнезащитные свойства образцов, полученных лазерной стереоформованием, и образцов обычной поковки, а также изучены и обсуждены огнезащитные свойства и механические свойства образцов, полученных лазерной стереоформованием, которые превосходят свойства образцов обычной поковки. . Соответствующие результаты исследования были опубликованы в Журнале производственных процессов под заголовком «Достижение превосходной огнестойкости и механических свойств сплава Ti40 путем лазерной формовки твердых тел». производственных процессов. Автором статьи является студент магистратуры Ки-Мин Хуан, а авторами статьи являются доктор Фэн-Ган Лю и профессор Чун-Пин Хуан.
Огнестойкий титановый сплав Ti40 (Ti-15V-25Cr) представляет собой новый тип высокостабильного титанового сплава с превосходными комплексными механическими свойствами и огнестойкими свойствами, который широко используется в компонентах вентиляторных компрессоров. больших двигателей с большим удлинением и других конструкций. Однако его плохая пластичность и текучесть при высоких температурах приводят к высокой стоимости, длительному времени цикла и низкому использованию материала при традиционной обработке.
Поэтому существует острая необходимость найти новую технологию производства для решения этих проблем. С развитием технологии аддитивного производства широкое распространение также получила лазерная формовка твердых тел (LSF) на основе лазерной наплавки и технологии быстрого прототипирования. Он может производить детали непосредственно из моделей САПР, а также ремонтировать поврежденные детали, что приносит новые идеи и методы обработки и производства огнестойких титановых сплавов.
Рис. 1 Принципиальная схема лазерного стереоформирования и топографии блока LSF:
а) лазерное стереоформирование; (б) (в) Блок LSF
Рис. 2. Принципиальная схема отбора проб блока LSF и экспериментального процесса абляции:
(a) Отбор проб блоков (b) Экспериментальная обработка абляцией (c) Отбор образцов абляции
Рис. 3 Принципиальная схема механизма замедления горения сплава Ti40.
Рис. 4. Изображение поперечного сечения сплава Ti40:
(A) верхняя область образца LSFed; (B) средняя область образца LSFed; (C) нижняя область образца LSFed; (D) кованый образец;
1=ОМ; 2=СЭМ.
Рис. 5. ПЭМ-изображения выделенных фаз образца LSFed: (А) – светлое поле Ti5Si3; (Б) электронограмма Ti5Si3.
Рис. 6. Морфология поверхности образца сплава Ti40 после абляции:
(а) LSFed; (б) фальшивое государство; (1) аблированный 3 S; (2) аблированный 4 S; (3) аблированный 5 S.
Рис. 7. Изображения модели ямки лазерной абляции: (а) модель ямки абляции; (б) точки измерения
Рис. 8. СЭМ-изображения абляционных ям: (а) топография поверхности абляционной ямы LSFed; б – топография поверхности ямы абляции кованого образца; (в) топография дна абляционной ямы LSFed; г – топография дна абляционной ямы кованого образца; (д) топография боковой стенки абляционной ямы LSFed; (е) топография боковой стенки ямы абляции кованого образца
Рис. 9. СЭМ-изображения поперечного сечения абляционной ямы: (а) абляционная яма образца LSFed; (б) – дно абляционной ямы образца LSFed; в – яма абляции кованого образца; г – дно абляционной ямы кованого образца
Рис. 10. СЭМ-изображения излома сплава LSFed Ti40: а – макроскопическая морфология излома образца; (б) – увеличенная морфология области А; (в) – увеличенная морфология области B
Основываясь на приведенном выше исследовании, процесс LSF решает проблемы высокой стоимости обработки, длительного времени цикла и низкого использования материала, возникающие при традиционной обработке Ti40, а сплав Ti40, полученный с помощью технологии лазерного стереоформования, имеет более превосходные механические свойства по сравнению с сплавом Ti40. ковки деталей, и в то же время, благодаря специальному эффекту отпуска в процессе лазерной стереоформовки, -фаза в сплаве Ti40 выделяет высокую температуру плавления Ti5Si3, что может не только повысить эффективность окисления элементов V и Cr. за счет сохранения пор, но также замедляют отслаивание оксидного слоя за счет усиления связи между матрицей и оксидным слоем и улучшают огнезащитные свойства Ti40. Исследование механических свойств и огнезащитных свойств сплава Ti40, полученного по технологии ЛСФ, обеспечивает новое техническое средство, позволяющее реализовать высокопроизводительную, быструю и малозатратную подготовку сложных конструкционных деталей из огнестойкого титанового сплава.
