تكوينسبائك التيتانيوم TC4هو Ti-6AI-4V، الذي ينتمي إلى سبيكة التيتانيوم من النوع (a+β). إنها تتمتع بخصائص ميكانيكية شاملة جيدة، وقوة محددة عالية، ومقاومة ممتازة للتآكل، وتوافق حيوي جيد، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات الطيران والبتروكيماويات والطب الحيوي وغيرها من المجالات. تحدد هذه المقالة طريقة تحضير قطب البلازما الدوارمسحوق سبائك التيتانيوم، ويناقش آلية الكروية لمسحوق سبائك التيتانيوم. يتم استكشاف قانون تطور بنيتها المجهرية، وتتم مناقشة طرق المعالجة الحرارية الرئيسية، مما يوفر الأساس النظري اللازم لتطبيق سبائك التيتانيوم TC4 في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.
2.1 المواد والطرق التجريبية: تم تحضير مسحوق سبيكة TC4 بطريقة ذرية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما، وتم تحليل تركيبه الكيميائي بواسطة الأجهزة، كما هو موضح في الجدول 1.
| آل | الحديد | V | C | N | و | O | H | ل |
| 6.25 | 0.27 | 3.92 | 0.1 | 0.006 | 0.10 | 0.12 | 0.005 | 89.23 |
وفقاً للجدول، فإن محتوى H، N، وO في المسحوق منخفض نسبياً، مما يلبي متطلبات طباعة المنتجات عالية الأداء. شكل جزيئات المسحوق المحضرة بهذه العملية قريب جدًا من الشكل الكروي، مع سطح أملس، وقابلية سيولة جيدة، وعدم وجود شوائب زائدة. تظهر صورة SEM التي تمت ملاحظتها تحت المجهر الإلكتروني الماسح في الشكل 1، وتظهر جزيئات المسحوق الفردية في الشكل 2. من خلال الملاحظة، عندما يكون الشكل الهندسي لجزيئات مسحوق سبائك التيتانيوم TC4 كرويًا، تكون القابلية للتشكيل جيدة، في حين أن المسحوق البيضاوي الشكل لديه ضعف التدفق والتشكيل. يتمتع مسحوق سبائك التيتانيوم الكروي بتدفق جيد أثناء إعداد الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر.
2.2 النتائج التجريبية والتحليل 2.2.1 آلية تشكيل الكرة لمسحوق سبائك التيتانيوم TC4 في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، تعد مادة المسحوق المعدني هي المادة الخام للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد، ولخصائصها الأساسية تأثير كبير على جودة تكوين المنتج النهائي. وهو أيضًا أحد الأساس المادي والعناصر الأساسية لتحقيق النماذج الأولية السريعة. مسحوق سبيكة TC4 الذي تم تحضيره بطريقة ذرية القطب الكهربائي الدوار بالبلازما له شكل جسيم قريب جدًا من الشكل الكروي، مع سطح أملس وقابلية جيدة للتدفق. تتكون آلية تكور المسحوق بشكل أساسي من ثلاث عمليات، كما هو موضح في الشكل 3. في العملية الأولى، تتأثر قطرات السبائك المنصهرة بتدفق الهواء عالي السرعة، مما يؤدي إلى نموها إلى طبقة سائلة متموجة والابتعاد عن مركز الغاز بسرعة عالية في العملية الثانية، بسبب الضغط، تكون قطرات السبائك الممدودة غير مستقرة. تحت التوتر السطحي للسائل، يتم نفخها وتكسيرها، لتشكل قطرات بيضاوية الشكل؛ في العملية الثالثة، تستمر القطرة البيضاوية في التكسر مرة أخرى تحت تأثير ضغط الهواء والتوتر السطحي السائل، ويتم تقسيمها إلى عدة قطرات صغيرة. تحت تأثير التوتر السطحي، تميل القطرة إلى الانكماش إلى شكل كروي أثناء عملية الهبوط، ويتسارع التبريد، وتتصلب على الفور إلى شكل كروي.
يمكن لهذه التجربة الحصول على أحجام جسيمات سبائك التيتانيوم TC4 موزعة بشكل رئيسي في نطاق 50-160 ميكرومتر من خلال التحكم في المعلمات ذات الصلة بالتجربة. توزيع حجم الجسيمات ضيق ويلبي متطلبات الطباعة ثلاثية الأبعاد.
2.2.2 البنية المجهرية لعينة سبائك التيتانيوم TC4 يظهر الشكل 4 الهيكل المعدني للمقطع العرضي لعينة سبائك التيتانيوم TC4. عندما يعمل شعاع الأيون على مسحوق سبائك التيتانيوم TC4، يتم تشكيل بركة دائرية منصهرة. داخل البركة المنصهرة، تنخفض درجة الحرارة تدريجيًا من المركز إلى الحافة، مما يظهر توزيعًا غاوسيًا. يؤدي الاختلاف في درجة الحرارة إلى درجات متفاوتة من ذوبان مسحوق سبائك التيتانيوم TC4، مع بقاء المساحيق عند درجات حرارة منخفضة في منطقة الحافة غير منصهرة أو منصهرة بشكل غير كافٍ، مما يؤدي إلى اختلافات في البنية المجهرية للحبيبات وحجمها بين حوض الذوبان ومنطقة الحافة. إن استخدام وضع نقطة النبض لتكسية المسحوق المعدني يمكن أن يقلل من تأثير التدرج الحراري على المنطقة المتضررة بالحرارة. عندما يعمل مصدر الحرارة الأخير على مسحوق السبائك، فإنه يضيف أيضًا الطاقة إلى منطقة حافة البقعة السابقة لإعادة الصهر. وبعد الحصول على الطاقة، تستمر الحبوب في النمو في اتجاه امتصاص الطاقة.
تظهر صورة الهيكل المعدني للقسم الطولي لعينة سبائك التيتانيوم TC4 في الشكل 5. من خلال مراقبة المجهر الميتالوغرافي، تكون البنية المجهرية عبارة عن منتجات عمودية خشنة. كما هو مبين في الشكل 5، يمكن ملاحظة حدود الحبوب بوضوح، وتنمو البلورات العمودية على طول اتجاه طبقة التراص، مع اتجاهات نمو مختلفة. يتوقف النمو عند الحد البلوري العمودي β، وفي نفس الوقت، تستمر البلورات العمودية البعيدة عن الركيزة في النمو الفوقي، مع ظاهرة نمو الحبوب. بعد التحليل، وجد أن درجة الحرارة المتولدة أثناء تحضير سبيكة TC4 عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد لها تأثير على البنية المجهرية لسبائك التيتانيوم. عندما يتم ذوبان بعض مسحوق السبائك بواسطة شعاع الأيونات، يتم إعادة تسخين الجزء الأمامي من السبائك. ومع ذلك، فإن معامل الانتشار الذاتي لمرحلة بيتا لسبائك TC4 كبير نسبيًا، والطاقة الأصغر يمكن أن تعزز نمو الحبوب. ولذلك، فإن البلورات العمودية عرضة للنمو وارتفاع درجة الحرارة أثناء إعادة التسخين.
ولذلك، فإن التحكم في طاقة مصدر الحرارة يمكن أن يغير بشكل فعال البنية المجهرية لسبائك TC4.
2.2.3 المحلول الصلب والمعالجة الحرارية المتقادمة يوضح الشكل 6 التركيب الميتالوغرافي لسبائك TC4 في ثلاث حالات مختلفة للمعالجة الحرارية: كما تم ترسيبه (أ)، 970 درجة مئوية/ساعة واحدة+540 درجة مئوية/4 ساعة (ب)، و970 درجة مئوية /1ح (ج). تحتوي سبيكة TC4 المترسبة على بنية مجهرية مختلطة من محلول ألفا الصلب ومحلول بيتا الصلب؛ بعد المعالجة الحرارية عند 970 درجة مئوية / ساعة واحدة + 540 درجة مئوية / 4 ساعات (ب)، تحول الهيكل المعدني إلى هيكل سلة شبكية؛ بعد مزيد من المعالجة الحرارية عند 970 درجة مئوية/FC/1 ساعة (ج)، تحول الهيكل إلى هيكل ثنائي النسق يتكون من هيكل يشبه السلة ومرحلة ألفا كروية. من بينها، أداء الزحف في درجات الحرارة العالية، والقوة، واللدونة لهيكل السلة جيدة، في حين أن اللدونة للهيكل ثنائي النسق منخفضة والقوة عالية.
من خلال التحليل، من المعروف أن المحلول الصلب والمعالجة الحرارية القديمة يمكن أن تحسن بشكل فعال قوة ومرونة سبائك التيتانيوم TC4، ولكن معدل التبريد له تأثير كبير على قوة ومرونة سبائك التيتانيوم TC4، ويجب اعتماد طرق التبريد المناسبة. في الإنتاج.
يوضح الشكل 7 الصور المجهرية للبنية المجهرية للسلة الشبكية المصنوعة من سبائك التيتانيوم TC4 تحت طرق تبريد مختلفة. عندما يتم تبريد سبائك التيتانيوم TC4 بالهواء، يحدث تحول في مرحلة شبه الانتشار. بعد المحلول الصلب ومعالجة الشيخوخة، سيظهر المحلول الصلب للطور β بين المحلول الصلب للطور α الأساسي كمحلول صلب ثانوي صغير للطور α، كما هو مبين في الشكل 7 (أ)؛ عندما يتم تبريد سبائك التيتانيوم TC4 في الفرن، يحدث تحول طوري من نوع الانتشار. بعد معالجة المحلول الصلب، يتم تشكيل هيكل ثنائي النسق. لا ينتج المحلول الصلب للطور β بين المحلول الصلب للطور α الأولي في السبيكة محلولًا صلبًا للطور α الثانوي بسبب عدم وجود معالجة حرارية لاحقة للشيخوخة، كما هو مبين في الشكل 7 (ب)؛ بالمقارنة، يمكن ملاحظة أنه في ظل ظروف تبريد الفرن، تكون حدود الحبوب والمحلول الصلب في مرحلة ألفا داخل الحبيبات أكثر خشونة من ظروف تبريد الهواء. عندما تتعرض سبائك التيتانيوم TC4 لقوى خارجية، فمن المرجح أن تبدأ الشقوق وتنتشر عند حدود الحبوب، مما يؤدي إلى انخفاض اللدونة، ولا يتم استخدام قوالب الطباعة.
ملخص: (1) مسحوق سبائك التيتانيوم TC4 تم إعداده بطريقة القطب الكهربائي الدوار للبلازما، (يمكن لـ Tianjiu Metal تخصيص مسحوق سبائك التيتانيوم TC4 بعمليات مختلفة وفقًا لاحتياجات العملاء)، وشكل جسيم المسحوق قريب جدًا من الكروي، والسطح أملس، قابلية التدفق جيدة، ولها خصائص مسحوق جيدة، والتي تلبي متطلبات الطباعة ثلاثية الأبعاد.
(2) تُظهر البنية المجهرية للمقطع العرضي لسبائك التيتانيوم TC4 بلورات عمودية مشعة من مركز درجة الحرارة إلى الحافة، بينما تُظهر البنية المجهرية للمقطع الطولي بلورات عمودية تنمو على طول اتجاه طبقة التراص. التحكم في طاقة مصدر الحرارة يمكن أن يحسن بشكل فعال البنية المجهرية لسبائك التيتانيوم TC4.
(3) تعمل طريقة المعالجة الحرارية للمحلول الصلب + التعتيق وتبريد الهواء على تحسين قوة ومرونة سبائك التيتانيوم TC4 المترسبة بشكل فعال، مما يجعل أدائها يلبي متطلبات الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم TC4.
SAT NANO هو أفضل مورد لمسحوق سبائك TC4 مسحوق سبائك التيتانيوم في الصين، يمكننا تقديم جسيمات 15-45um، 15-53um، 45-105um وحجم الجسيمات الأخرى، إذا كان لديك أي استفسار، فلا تتردد في الاتصال بنا على sales03 @ساتنانو.كوم
