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Quintus高压热处理工艺可支持HIP和STA热处理同时进行,助力提高增材制造钛合金Ti6Al4V的疲劳强度

时间:2024-01-22 19:06来源:未知 作者:航空

◉ 时效处理过程中共格α2(Ti3Al)粒子的析出。

 

除了激冷程度,还有两个影响最大强度和延展性的主要因素:

▶ 氧在规格上限(通常为2000 µg/g)或以上将导致更高的溶质拖拽以及更稳定的α2析出[18]。(因此,α2析出硬化不会或仅在很小程度上发生在23级钛中。)

▶ 将ST温度从900°C提高到950°C会导致淬火态α’马氏体体积分数更高,这是因为950°C时的β相体积分数比在900°C时高,而且α’/α’’比也更高,因为950°C时β相中的钒含量比在900°C时低,所以斜方 α”是较软的马氏体组织[19]。

上述因素的变化通常导致Rp0.2/εF的特性在980MPa/14%到1050MPa/8%之间,为设计人员和材料工程师针对特定零件和应用优化L-PBF Ti6Al4V 的HPHT(HIP+STA)提供了空间。

 

案例研究:HPHT用于L-PBF Ti6Al4V一级方程式赛车底盘插件

大约有12个Ti6Al4V制成的插件在F1赛车的CFP“三明治”底盘上的不同的传力点处层叠在一起(图 8)。在底盘前段,它们传递来自轨道和悬挂臂以及所有来自前扰流板的空气动力带来的所有的力、扭矩、振动和冲击。它们还将正面碰撞带来的力从正面碰撞结构传送到底盘。

在底盘后段,它们对汽车的纵向和横向刚度至关重要,传递底盘和发动机支架之间的所有连接力、扭矩、振动和冲击。

图8:C39一级方程式赛车的L-PBF Ti6Al4V制成并经过HPHT(HIP+STA)后处理的前底盘插件(2+2),阿尔法·罗密欧赛车ORLEN ©2020


索伯工程公司(Sauber-Engineering)重新设计了L-PBF的Ti6Al4V底盘插件,每个插件可节省几百克的重量,这对汽车的性能有着巨大的影响。由于极轻的设计,这些插件的横截面非常薄,约为1mm,这使得它们非常适合增材制造,但也容易受到材料缺陷的影响。

因此,为了最大限度地提高强度和抗疲劳性能,它们的表面在HPHT(HIP+STA)后经过玻璃珠喷丸处理。图3提供了疲劳强度数据,图9a、9b提供了HPHT前后NDT/CT 缺陷显示的比较。

图9a:Ti6Al4V L-PBF前底盘插件在HPHT(HIP+STA)前“孔8”CT缺陷显示


图9b:同样的部件HPHT(HIP+STA)后未见“孔8”CT缺陷显示


设计人员指定了相对适中的断裂伸长率(εF< 7%),这就是为什么底盘插件经过HPHT (HIP+STA)热处理,屈服强度Rp0.2远高于950 MPa的原因。有趣的是,这些底盘插件突出了轻量化设计的增材制造部件的脆弱性和他们良好的增材制造可行性(表1)。

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