The high-temperature in situ synchrotron study of structural-phase transformations in 3D-printed Ti–6Al–4V and Ti–5Al–3Mo–V titanium alloys

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

An wire-feed electron beam additive manufactoring has been used to obtain the samples of Ti‒6Al–4V and Ti–5Al–3Mo–V titanium alloys. Optical, scanning, and transmission electron microscopies have been used to show that the microstructure of the 3D printed samples of Ti–6Al–4V and Ti–5Al–3Mo–V alloys consists of columnar primary grains of the β-phase, within which martensitic αʹ plates are formed. The high-temperature synchrotron X-ray diffraction technique was used to show the evolution of αʹ → α + β +αʹʹ transformations in Ti–Al–V and Ti–Al–Mo-V titanium alloys, which causes an increase in the content of residual β-phase and the formation of orthorhombic αʹʹ-phase. The decomposition of the αʹ-phase in Ti–6Al–4V and Ti–5Al–3Mo–V samples started at temperatures of 600 and 400°C respectively. Intensive oxidation of titanium alloys in a the high-temperature chamber at temperatures above 900°C resulted in a decrease in the volume fraction of β- and αʹʹ-phases, as well as inhibition of polymorphic α→β transformation.

全文:

受限制的访问

作者简介

T. Lobova

Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: tal@ispms.ru
俄罗斯联邦, Tomsk, 634055

A. Panin

Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS; National Research Tomsk Polytechnic University

Email: tal@ispms.ru
俄罗斯联邦, Tomsk, 634055; Tomsk, 634050

O. Perevalova

Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS

Email: tal@ispms.ru
俄罗斯联邦, Tomsk, 634055

M. Syrtanov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: tal@ispms.ru
俄罗斯联邦, Tomsk, 634050

参考

  1. Veiga C., Davim J.P., Lourerio A. Properties and applications of titanium alloys: a brief review // Rev. Adv. Mater. Sci. 2012. V. 32. P. 133–148.
  2. Williams J.C., Boyer R.R. Opportunities and Issues in the Application of Titanium Alloys for Aerospace Components // Metals. 2020. 10(6). P. 705.
  3. Vafadar A., Guzzomi F., Rassau A., Hayward K. Advances in Metal Additive Manufacturing: A Review of Common Processes, Industrial Applications, and Current Challenges // Appl. Sci. 2021. 11(13). P. 1213.
  4. Wanjara P., Watanabe K., Formanoir C., Yang Q., Bescond C., Godet S., Brochu M., Nezaki K., Gholipour J., Patnaik P. Titanium Alloy Repair with Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing Technology // Adv. Mater. Sci. Eng. 2019. 3979471. P. 23.
  5. Ding D., Pan Z., Cuiuri D., Li H. Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2015. V. 81. P. 465–481.
  6. Колубаев Е.А., Рубцов В.Е., Чумаевский А.В., Астафурова Е.Г. Научные подходы к микро-, мезо- и макроструктурному дизайну объемных металлических и полиметаллических материалов с использованием метода электронно-лучевого аддитивного производства // Физ. мезомех. 2022. Т. 25. № 4. С. 5–18.
  7. Xu J., Zhu J., Fan J., Zhou Q., Peng Y., Guo S. Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy fabricated using electron beam freeform fabrication // Vacuum. 2019. 167. P. 364–373.
  8. Present S.J., Taminger K.M., Domack C.S., Hemker K.J. The Inhomogeneous Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Additively Manufactured by Electron Beam Freeform Fabrication // Metall. Mater. Trans. A. 2023. V. 54. P. 312–319.
  9. Ter Haar G.M., Becker T.H. Selective Laser Melting Produced Ti-6Al-4V: Post-Process Heat Treatments to Achieve Superior Tensile Properties // Materials. 2018. V. 11(1). P. 146.
  10. Zhang C., Zou D., Mazur M., Mo J.P.T., Li G., Ding S. The State of the Art in Machining Additively Manufactured Titanium Alloy Ti-6Al-4V // Materials. 2023. 16. P. 2583.
  11. Панин А.В., Казаченок М.С., Казанцева Л.А., Перевалова О.Б., Мартынов С.А. Изменение микроструктуры и фазового состава 3D-напечатанного сплава Ti-6Al-4V при механическом нагружении // ФММ. 2023. Т. 124. № 2. С. 226–232.
  12. Malinov S., Sha W., Guo Z., Tang C.C., Long A.E. Synchrotron X-ray diffraction study of the phase transformations in titanium alloys // Mater. Charact. 2002. V. 48. P. 279–295.
  13. Perevalova O.B., Syrtanov M.S. In situ study of phase transformations in electron beam additive manufactured Ti-6Al-4V titanium alloy by high temperature synchrotron X-ray diffraction and TEM // J. Alloys Compd. 2022. V. 917. P. 165463.
  14. Perevalova O.B., Panin A.V., Syrtanov M.S. In Situ Synchrotron Study of the Phase Transformations in Ti-5.7Al-1.6V-3Mo Titanium Alloy at High Temperature // J. Mater. Eng. Perform. 2023.
  15. Gornakova A.S., Straumal A.B., Khodos I.I., Gnesin I.B., Mazilkin A.A., Afonikova N.S., Straumal B.B. Effect of composition, annealing temperature, and high pressure torsion on structure and hardness of Ti–V and Ti–V–Al alloys // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. P. 082522.
  16. Wang C.H., Yang C.D., Liu M., Li X., Hu P.F., Russell A.M., Cao G.H. Martensitic microstructures and mechanical properties of as-quenched metastable β-type Ti–Mo alloys // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. P. 6886–6896.
  17. Lütjering G., Williams J.C. Titanium. 2nd ed. Springer. Berlin. Heidelberg. 2007. P. 27–31.
  18. Frary M., Abkowitz S., Abkowitz S.M., Dunand D.C. Microstructure and mechanical properties of Ti/W and Ti-6Al-4V/W composites fabricated by powder-metallurgy // Mater. Sci. Eng.: A. 2003. V. 344. P. 103–112.
  19. Bignon M., Bertrand E., Tancret F., Rivera-Díaz-del-Castillo P.E.J. Modelling martensitic transformation in titanium alloys: The influence of temperature and deformation // Materialia. 2019. V. 7. P. 100382.
  20. Kumar M.S., Begum S.R., Vasumathi M., Nguyen С.C., Le Q.V. Influence of molybdenum content on the microstructure of spark plasma sintered titanium alloys // Synth. Sinter. 2021. V. 1(1). P. 41–47.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Optical images (a, g), EBSD maps (b, d) and TEM images (c, f) of the structure of 3D-printed titanium alloys Ti–6Al–4V (a, b, c) and Ti–5Al–3Mo–V (d, d, f).

下载 (677KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Sections of the diffraction patterns of 3D-printed Ti–6Al–4V (a) and Ti–5Al–3Mo–V (b) samples obtained during heating to 1100°C and subsequent cooling.

下载 (701KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Graphs of changes in the volume fractions of second phases in 3D-printed samples of Ti–6Al–4V (a) and Ti–5Al–3Mo–V (b) during heating to 1100°C and subsequent cooling.

下载 (160KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Graph of the change in the c/a ratio of the crystal lattice of the α/αʹ phase in 3D-printed samples of Ti–6Al–4V (1) and Ti–5Al–3Mo–V (2) during heating to 1100°C and subsequent cooling.

下载 (90KB)
索引源数据


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».