پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید سطحی بر ریزساختار و خواص مکانیکی تیتانیم خالص تولید شده به روش ذوب لیزر انتخابی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین ‏
2 دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین
3 ‏ استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان
4 استادیار، دانشکده مدیریت و مهندسی تولید، دانشگاه پلی تکنیک تورین، ایتالیا
10.22034/frj.2023.410269.1181
چکیده
در تحقیق حاضر تاثیر فرایند کوبش فراصوتی (UP) در سرعت های پیشروی مختلف بر ریزساختار و خواص مکانیکی تیتانیم خالص تجاری ذوب لیزر انتخابی شده (SLMed) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی‌های ساختاری نشان داد که اعمال فرایند UP موجب کاهش چشمگیر نسبت طول به عرض تیغه‌های مارتنزیت سوزنی (׳α) و کاهش ناهمسانگردی ساختاری تیتانیم SLM شده می‌شود. بهترین عملکرد فرایند در سرعت پیشروی ابزار معادل 08/0 میلیمتر بر دور مشاهده شد که در آن نسبت طول به عرض تیغه‌های مارتنزیت در نواحی سطحی از 16 به 5/4 کاهش و سختی سطح نمونه حدود 70 درصد افزایش یافت. همچنین بررسی استحکام برشی نمونه‌ها در آزمون پانچ برشی نشان داد که استحکام تسلیم برشی و استحکام برشی نهایی تیتانیم خالص SLM شده پس از اعمال فرایند UP به ترتیب حدود 27 و 14 درصد بهبود یافت. بر اساس نتایج حاصله، میزان رشد استحکام تسلیم بیشتر است که این امر حاکی از کاهش ظرفیت کارسختی برشی نمونه‌ها پس از فرایند UP است. بررسی نانوسختی نمونه‌ها نیز بیانگر افزایش قابل ملاحظه سختی نمونه‌ها است. حداکثر عمق فرو رفتگی در نمونه‌های تیتانیم خالص SLM شده پس از UP از حدود 215 به 164 نانومتر کاهش یافت.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Yang L., Hsu K., Baughman B., Godfrey D., Medina F., Menon M., Wiener S., Additive manufacturing of metals: the technology, materials, design and production, 2017, 24-171.
[2] Milewski J.O., Additive Manufacturing of Metals: From Fundamental Technology to Rocket Nozzles, Medical Implantsand Custom Jewelry. Springer, 2017, 258 1-339.
[3] Gebhardt A., Understanding additive manufacturing, Hanser Publishers, Munich, 2011, 1-161.
[4] دستباز ا.، توکلی ر.، شبیه­سازی عددی ریزساختار انجماد در فرایند ذوب انتخابی بوسیله لیزر و بررسی اثر پارامترهای فرآیند بر مورفولوژی دانه­ها، پژوهش‌نامه ریخته‌گری، 1398، 3 (4) 236-229.
[5] Zhang M., Liu C., Shi X., Chen X., Chen C., Zuo J., Lu J., Ma S., Residual stress, defects and grain morphology of Ti-6Al-4V alloy produced by ultrasonic impact treatment assisted selective laser melting, Applied sciences, 2016, 6(11) 304-311.
[6] Lesyk D.A., Martinez S., Mordyuk B.N., Dzhemelinskyi V.V., Lamikiz А. Prokopenko G.I., Post-processing of the Inconel 718 alloy parts fabricated by selective laser melting: Effects of mechanical surface treatments on surface topography, porosity, hardness and residual stress, Surface and Coatings Technology, 2020,  381, 125-136.
[7] Ansarian I., Shaeri M.H., Ebrahimi M., Minárik P., Tribological characterization of commercial pure titanium processed by multi-directional forging, Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2019, 32, 857-868.
[8] Yousefi D., Taghiabadi R., Shaeri M.H., Ansarian I., Microstructural evolution and mechanical properties of multi-directionally forged Si P/ZA22 composite, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2020, 20, 1-13.
[9] شاعری م.ح.، رزاقیان آرانی ا.، بررسی تأثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژ آلومینیم A520 تولیدشده به روش ریخته­گری معمولی و نیمه­جامد، پژوهش نامه ریخته‌گری، 1396، 2 (1) 21-9.
[10] Ansarian I., Shaeri M.H., Diffusional bonds in laminated composites produced by ECAP, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2017, 27(9) 1928-1938.
[11] انصاریان ا.، شاعری م.ح.، بکارگیری فرآیند فورج چند جهته برای تولید تیتانیم خالص با ساختار فوق ریزدانه، مهندسی مکانیک مدرس، 1397، 18(2) 382-371.
[12] Abbasi A., Amini S., Sheikhzadeh, G.A., Effect of ultrasonic peening technology on the thermal fatigue of rolling mill rolls, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018, 94, 2499-2513.
[13] Yan X., Yin S., Chen C., Jenkins R., Lupoi R., Bolot R., Ma W., Kuang M., Liao H., Lu J., Liu M., Fatigue strength improvement of selective laser melted Ti6Al4V using ultrasonic surface mechanical attrition, Materials Research Letters, 2019, 7(8) 327-333.
[14] Wang Z., Liu Z., Gao C., Wong K., Ye S. Xiao Z., Modified wear behavior of selective laser melted Ti6Al4V alloy by direct current assisted ultrasonic surface rolling process, Surface and Coatings Technology, 2020, 381 125122.
[15] Zhang Q., Duan B., Zhang Z., Wang J. and Si C., Effect of ultrasonic shot peening on microstructure evolution and corrosion resistance of selective laser melted Ti–6Al–4V alloy, Journal of Materials Research and Technology, 2021, 11, 1090-1099.
[16] Kheradmandfard M., Kashani-Bozorg S.F., Kim C.L., Hanzaki A.Z., Pyoun Y.S., Kim J.H., Amanov A., Kim D.E., Nanostructured β-type titanium alloy fabricated by ultrasonic nanocrystal surface modification, Ultrasonics Sonochemistry, 2017, 39, 698-706.
[17] Xing X., Duan X., Jiang T., Wang J., Jiang F., Ultrasonic peening treatment used to improve stress corrosion resistance of AlSi10Mg components fabricated using selective laser melting. Metals, 2019, 9(1) 103.
[18] Attar H., Prashanth K.G., Chaubey A.K., Calin M., Zhang L.C., Scudino S. Eckert J., Comparison of wear properties of commercially pure titanium prepared by selective laser melting and casting processes, Materials Letters, 2015, 142 38-41.
[19] Sun X., Lin H., Chen X., Zhang P., Comparative study on electrocrystallization of calcium phosphate ceramics on commercially pure titanium and selective laser melting titanium, Materials Letters, 2017, 192 92-95.
[20] Kasperovich G., Haubrich J., Gussone J., Requena G., Correlation between porosity and processing parameters in TiAl6V4 produced by selective laser melting, Materials & Design, 2016, 105, 160-170.
[21] Voisin T., Calta N.P., Khairallah S.A., Forien J.B., Balogh L., Cunningham R.W., Rollett A.D., Wang Y.M., Defects-dictated tensile properties of selective laser melted Ti-6Al-4V, Materials & Design, 2018, 158, 113-126.
[22] Gou J., Wang Z., Hu S., Shen J., Tian Y., Zhao G., Chen Y., Effects of ultrasonic peening treatment in three directions on grain refinement and anisotropy of cold metal transfer additive manufactured Ti-6Al-4V thin wall structure, Journal of Manufacturing Processes, 2020, 54, 148-157.
[23] Ansarian I., Shaeri M.H., Ebrahimi M., Minárik P., Bartha K., Microstructure evolution and mechanical behaviour of severely deformed pure titanium through multi directional forging, Journal of Alloys and Compounds, 2019, 776 83-95.
[24] Karami M., Mahmudi R., Work hardening behavior of the extruded and equal-channel angularly pressed Mg–Li–Zn alloys under tensile and shear deformation modes, Materials Science and Engineering: A, 2014, 607 512-520.
[25] Bao Y.W., Wang W., Zhou Y.C., Investigation of the relationship between elastic modulus and hardness based on depth-sensing indentation measurements, Acta Materialia, 2004, 52(18) 5397-5404.
[26] Qian L., Li M., Zhou Z., Yang H., Shi X., Comparison of nano-indentation hardness to microhardness, Surface and Coatings Technology, 2005, 195(2-3) 264-271.
دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 22
بهار و تابستان
بهار 1402
صفحه 15-24

  • تاریخ دریافت 15 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 16 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش 19 مهر 1402