Ti6A14V鈦合金：在靜態(tài)載荷下測試DMLS 3D打印的樣品

隨著金屬的3D打印在全球范圍內(nèi)不斷擴展，以供工業(yè)用戶使用，對粉末，獨特合金和各種復(fù)合材料等材料的研究也在不斷發(fā)展。在這項研究中，研究人員概述了他們最近發(fā)表的“ 在靜態(tài)載荷條件下使用增材制造方法生產(chǎn)的Ti6A14V鈦合金的強度分析”中的發(fā)現(xiàn)，研究人員著重研究了鈦合金Ti6Al4V的用途以及通過印刷后的力學(xué)性能的綜合分析，直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）。

對于許多應(yīng)用程序而言，3D打印和增材制造工藝的優(yōu)勢使創(chuàng)建牙植入物，火箭發(fā)動機部件，汽車零件等設(shè)備的更傳統(tǒng)的方法黯然失色。雖然提高負擔(dān)能力是關(guān)鍵，但許多用戶創(chuàng)建以前從未有過的零件的能力也是如此，或者甚至更值得注意的是，可以選擇掃描已經(jīng)過時的舊零件并通過3D打印重新創(chuàng)建零件的選項。 （在汽車和軍事應(yīng)用中特別有用）。

由于以下優(yōu)點，植入物等醫(yī)療設(shè)備通常由合金制成：

• 高機械性能
• 低密度
• 耐腐蝕性能
• 生物相容性
  

測試樣品尺寸。

熱處理在使用金屬時很常見，因為它可以改善機械性能。通常使用熱等靜壓（HIP）等方法。但是，在這項研究中，研究人員使用DMLS增材制造技術(shù)來制造樣品，以測試其可行的機械性能。

研究樣品的物理形式：（a）從拉桿上翻下來，（b）通過加法DMLS制造。

該團隊以退火的拉制棒材（直徑為12mm）的形式創(chuàng)建樣品，并在EOS M280W機器上通過DMLS創(chuàng)建了一組樣品，然后進行了退火。

“印刷過程的特征在于以下參數(shù)：激光功率200 W，最小層厚度30μm，掃描速度高達7 m / s。樣品的打印方向與Z軸一致。”研究人員解釋說。

通過DMLS方法將樣品施加一層。

發(fā)現(xiàn)第一批樣品的強度相比之下較低，而硬度相關(guān)的值不同：

研究人員說：“結(jié)果的差異與采用添加劑技術(shù)制備樣品的方法及其所承受的外部載荷有關(guān)�！�

“空載樣品在x平面上的硬度值略有變化，表明通過DMLS方法生產(chǎn)的材料具有相似的機械性能�！�

硬度測試的樣品：（a，b）來自拉伸棒的樣品，（c，d）在拉伸測試之前使用DMLS方法制備的樣品，（e，f）在拉伸測試之后使用DMLS方法制備的樣品。

研究人員團隊還指出，在這種情況下，硬度變化（xy和xz之間）可能是由于材料顆粒的3D打印以及軸向載荷引起的變形所致。

樣品DMLS宏觀結(jié)構(gòu)的測試顯示出與拉伸載荷有關(guān)的明顯變化，表明這也可能再次歸因于3D打印以及設(shè)置的參數(shù)和材料層的方向。研究人員比較了拉伸載荷前后的宏觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)隨后發(fā)生了塑性變形，并且明顯可見是由載荷線引起的。

由于如今鈦被用于許多3D打印和增材制造工藝中，因此從復(fù)合材料的使用到諸如胸骨或髖關(guān)節(jié)植入物的醫(yī)療設(shè)備，玻璃的印刷等等，這種材料一直是研究的持續(xù)來源。

DMLS增材制造方法產(chǎn)生的Ti6Al4V材料的宏觀結(jié)構(gòu)，取自：（a）沿Z軸的樣品，（b）樣品夾持部分，（c）拉伸過程中樣品中力線的分布；I –因拉力作用而導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化的區(qū)域，II –過渡區(qū)域，III –受拉力影響有限的區(qū)域。

在相變溫度范圍α+β→β中可塑性變形的兩相α+β鈦合金的兩相微觀結(jié)構(gòu)形成的示意圖，它是變形度ε的函數(shù)。

編譯：dprint.com