31229

بررسي تحولات ريزساختاري و رفتار تغيير شكل گرم آلياژ تيتانيوم 6242 توليد شده به روش ذوب ليزري انتخابي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

21/06/1403

دكتر حميدرضا عابدي

دكتر عبدالله صبوري

مهندسي مواد

ساخت محصولات نزديك به شكل نهايي از جنس آلياژهاي پيشرفته پراستحكام با روشهاي متداول ساخت با محدوديت مواجه است، و روش‌هاي ساخت افزايشي، بعنوان روش جايگزين توجه بسياري از صنعتگران و محققان را به خود جلب كرده است. اين دسته از آلياژهاي با كاربري ويژه بايد در شرايط كاري خاص مانند دماي بالا، زمان‌هاي طولاني مدت، و شرايط خورنده و اكسيد شونده قابليت كاربرد داشته باشند. بنابراين ضرورت بررسي خواص مكانيكي و رفتار سيلان دماي بالاي آلياژهاي پراستحكام ساخته شده به روش ساخت افزايشي كاملا محسوس است. در همين راستا در اين پژوهش، رفتار تغييرشكل گرم آلياژ تيتانيوم 6242 توليد شده از طريق فرايند ساخت افزايشي ذوب ليزري انتخابي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور آزمايش‌هاي فشار گرم در محدوده دمايي ℃ 100- ℃ 1000، با فواصل دمايي ℃ 100 تحت نرخ كرنش اوليه 1s- 001/0 انجام پذيرفت و ريزساختار پرينت شده و ريزساختارهاي تغييرشكل يافته به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي و پراش الكترون‌هاي برگشتي مورد شناسايي قرار گرفتند. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد تغييرات استحكام تسليم و تنش ماكزيمم نمونه‌هاي پرينت شده تا دماي ℃ 700 محسوس نيست و يك منطقه پايداري حرارتي جهت سرويس دهي در محدوده دمايي ℃ 100-℃ 700 قابل تشخيص است. با افزايش دما به ℃ 800 سطح تنش سيلان به ميزان قابل توجهي كاهش و كسر نرم‌شوندگي افزايش مي‌يابد. استحاله برگشتي ساختار مارتنزيتي اوليه به فاز‌هاي نرم α و β به عنوان يكي از مكانيزم هاي اصلي جادهي كرنش و حاكم بر نرم شوندگي شناسايي شد. حضور نانورسوبات β در امتداد لايه‌هاي مارتنزيت آغاز فرايند استحاله برگشت مارتنزيت در دماي ℃ 700 را نشان مي‌دهد؛ با افزايش دماي تغييرشكل به دليل نزديك شدن به دماي تبديل β وسعت استحاله برگشتي افزايش مي‌يابد. همچنين به دليل تسهيل فرآيندهاي نفوذي ناشي از اعمال كرنش، دماي شروع استحاله برگشتي در مقايسه با شرايط صرفا عمليات حرارتي درخصوص آلياژ مشابه به مراتب پايين‌تر است. وقوع كروي شدن ديناميكي فاز α اوليه در دماهاي ℃ 900 و ℃ 1000 ناشي از نفوذ فاز بتا در امتداد مرزهاي فاز α نيز در وقوع نرم شوندگي در حين تغييرشكل گرم آلياژ مورد بررسي سهيم است. تشكيل بافت ترجيحي با جهت گيري‌هاي <21 ̅1 ̅0> و <0001> در دماهاي بالاتر، كه به عنوان بافت‌هاي مرجح جهت توسعه زيرساختار در ساختار هگزاگونال فشرده معرفي مي‌شوند، نيز در رفتار نرم شوندگي آلياژ موثر است.

1403/07/03

An investigation into the high-temperature microstructure evolution and hot deformation behavior of selective laser-melted Ti6242 alloy

9/11/2025 12:00:00 AM

The production of near-net shape components of high-strength advanced alloys is limited by conventional manufacturing methods, and additive manufacturing methods, as an alternative method, have attracted the attention of many artisans and researchers. These alloys, serve specialized applications in extreme environments characterized by high temperatures, prolonged durations, and corrosive, oxidizing conditions. Therefore, the necessity to investigate the mechanical properties and the high-temperature flow behavior of high-strength alloys processed by the additive manufacturing method is quite noticeable. As a result, the hot deformation behavior of Ti-6242 alloy produced through selective laser melting process has been investigated in this research. For this purpose, the hot compression tests were carried out in the temperature range of 100-1000 ℃, with temperature intervals of 100 ℃ under the initial strain rate of 0.001 s-1, and the printed and deformed microstructures were characterized by the use of scanning electron microscope and electron backscatter diffraction. The obtained results show that the changes in the yield strength and maximum stress of the printed samples are not noticeable up to the temperature of 700 ℃, and a thermal stability zone for service can be recognized in the temperature range of 100-700 ℃. As the temperature increases to 800 ℃, the flow stress level decreases significantly and the softening fraction increases. The reverse transformation of the primary martensitic structure to the soft α and β phases was identified as one of the main mechanisms of the strain accommodation and governing the softening. The presence of β nanoprecipitates along the martensite layers indicates the beginning of the martensite reverse transformation process at the temperature of 700 ℃; As the deformation temperature increases, the extent of reverse transformation increases due to approaching the β transformation temperature. Also, due to the facilitation of diffusion processes caused by the application of strain, the starting temperature of the reverse transformation is much lower compared to the conditions of only heat treatment for the same alloy. The occurrence of dynamic globularization of the primary α phase at temperatures of 900 ℃ and 1000 ℃ caused by the diffusion of beta phase along the boundaries of the α phase also contributes to the occurrence of softening during hot deformation of the studied alloy. The formation of preferred texture with <21 ̅1 ̅0> and <0001> orientations at higher temperatures, which are introduced as preferred textures for the development of substructure in hexagonal closed pack structure, is also effective in the softening behavior of the alloy.

آلياژهاي تيتانيوم؛ , ساخت افزايشي؛ , ذوب ليزري انتخابي؛ , تغييرشكل گرم؛ , تكامل ريزساختار؛ , نرم شوندگي

Titanium Alloys; , Additive Manufacturing; , selective Laser Melting; , Hot Deformation; , Microstructure Evolution; , Softening

Mehrad Roshani

Dr. Hamidreza Abedi