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The Effect of EBM Process Parameters on Porosity and Microstructure of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe Alloy
Scanning ( IF 1.750 ) Pub Date : 2019-04-01 , DOI: 10.1155/2019/2903920
Tomasz Kurzynowski 1 , Marcin Madeja 1 , Robert Dziedzic 1 , Karol Kobiela 1
Affiliation  

In this article, the authors discuss the results of studies into the processing of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe near-β titanium alloy (Ti-55511) by electron beam melting (EBM), an additive manufacturing technique. Due to its high flexibility in shaping mechanical properties, Ti-55511 alloy is commonly used in aircraft components such as landing gear or airframes. In this study, Ti-55511 powder was used and its properties were described as regards chemical composition and particle size distribution in order to assess its suitability for EBM processing and repeatability of results. 20 sets of processing parameters were tested in the energy input range between 10 J/mm3 and 50 J/mm3 (cathode current, 4.5 mA-19.5 mA; scanning speed, 1080 mm/s–23400 mm/s). Four types of top surfaces were obtained, namely, flat, orange peel, with single pores, and with swelling. Best results were obtained for the energy of 30 J/mm3: flat top surface and relative density in excess of 99.9%. Analysis of chemical composition showed that aluminum loss was below the specification minimum for the analyzed parameter sets. Scanning speed most significantly affected aluminum content: the lower the scanning speed, the higher the aluminum loss. Analysis of microstructures showed the dependence of lamellar α-phase volume fraction on the process parameters used. For low scanning speed, the determined α-phase volume accounted for about 78%. Higher scanning speed resulted in a decrease of the α-phase content to 61%. The dimensions of the lamellas and the amount of the α-phase strongly effected hardness results (360 HV to 430 HV).

中文翻译:

EBM工艺参数对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金孔隙率和组织的影响

在本文中,作者讨论了通过电子束熔化 (EBM)(一种增材制造技术)加工 Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe 近 β 钛合金 (Ti-55511) 的研究结果。由于其在塑造机械性能方面的高度灵活性,Ti-55511 合金通常用于飞机部件,如起落架或机身。在这项研究中,使用 Ti-55511 粉末并描述了其化学成分和粒度分布的特性,以评估其对 EBM 加工的适用性和结果的可重复性。在10 J/mm3和50 J/mm3之间的能量输入范围(阴极电流,4.5 mA-19.5 mA;扫描速度,1080 mm/s-23400 mm/s)测试了20组加工参数。获得四种类型的顶面,即平坦的、橘皮的、单孔的和膨胀的。对于 30 J/mm3 的能量获得了最佳结果:平坦的顶面和超过 99.9% 的相对密度。化学成分分析表明,铝损失低于分析参数组的规格最小值。扫描速度对铝含量的影响最显着:扫描速度越低,铝损失越高。微观结构分析表明层状 α 相体积分数依赖于所使用的工艺参数。对于低扫描速度,确定的α相体积约占78%。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。顶面平坦,相对密度超过 99.9%。化学成分分析表明,铝损失低于所分析参数组的规格最小值。扫描速度对铝含量的影响最显着:扫描速度越低,铝损失越高。微观结构分析表明层状 α 相体积分数依赖于所使用的工艺参数。对于低扫描速度,确定的α相体积约占78%。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。顶面平坦,相对密度超过 99.9%。化学成分分析表明,铝损失低于分析参数组的规格最小值。扫描速度对铝含量的影响最显着:扫描速度越低,铝损失越高。微观结构分析表明层状 α 相体积分数依赖于所使用的工艺参数。对于低扫描速度,确定的α相体积约占78%。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。扫描速度对铝含量的影响最显着:扫描速度越低,铝损失越高。微观结构分析表明层状 α 相体积分数依赖于所使用的工艺参数。对于低扫描速度,确定的α相体积约占78%。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。扫描速度对铝含量的影响最显着:扫描速度越低,铝损失越高。微观结构分析表明层状 α 相体积分数依赖于所使用的工艺参数。对于低扫描速度,确定的α相体积约占78%。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。更高的扫描速度导致 α 相含量减少到 61%。薄片的尺寸和 α 相的数量强烈影响硬度结果(360 HV 至 430 HV)。
更新日期:2019-04-01
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