Relationship between mechanical properties and density of Ti obtained by additive technology

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

2 Citations (Scopus)

Abstract

Целью работы является установление связей между относительной плотностью образцов из титана, полученных по аддитивной технологии, с их механическими характеристиками. Исходным сырьем для 3D-печати служил порошок титана сферической формы с диапазоном размеров 10-50 мкм. Сравнение химического состава исходного порошка с данными об известных марках титана показывало его повышенную чистоту, что является важным параметром для достижения необходимых свойств при изготовлении высококачественных имплантатов. Образцы для исследования физических и механических свойств материала изготавливали на установке послойного синтеза методом селективного лазерного плавления. При отработке режимов сплавления порошка использовали следующие параметры работы установки: размер пятна лазерного излучения на сплавляемом порошковом слое 60-70 мкм, толщина слоя 50 мкм, защитная атмосфера Ar (содержание кислорода до 900 ppm). Аддитивным методом изготавливали цилиндрические заготовки с направлением наплавления ортогонально продольной оси. Далее из них делали образцы для испытаний на растяжение до разрыва. Плотность образцов измеряли методом гидростатического взвешивания. Изменение режимов лазерной обработки внутри указанных диапазонов приводило к получению образцов различной плотности. Каждой плотности соответствовал свой уровень механических характеристик. Получены линейные возрастающие зависимости условного предела текучести и относительного удлинения от относительной плотности. При относительной плотности 92 % предел текучести равен 300 МПа, а при больших плотностях достигается предел текучести ≥500 МПа. Установлено, что использование аддитивных технологий для титана позволяет получать материал с остаточной пористостью, характеризуемой относительной плотностью 92-98 %. Несмотря на наличие пор, такой материал обладает повышенной прочностью относительно титана той же химической чистоты, полученного традиционными методами. Повышение относительной плотности приводит к линейному росту условного предела текучести и относительного удлинения до разрыва, т. е. к повышению уровня как прочностных, так и пластических свойств. Пониженная плотность обусловлена наличием пор, образовавшихся в процессе сплавления, наличием частиц, имеющих ограниченные поверхности контакта между собой.
Translated title of the contributionСООТНОШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПЛОТНОСТИ ДЛЯ ТИТАНА, ПОЛУЧЕННОГО АДДИТИВНЫМ МЕТОДОМ
Original languageEnglish
Pages (from-to)51-55
Number of pages5
JournalЦветные металлы
Issue number5
DOIs
Publication statusPublished - 1 Jan 2018

Keywords

  • Additive manufacturing
  • Density
  • Ductility
  • Mechanical properties
  • Porosity
  • Titanium
  • Titanium powder
  • Yield strength

ASJC Scopus subject areas

  • Ceramics and Composites
  • Condensed Matter Physics
  • Physical and Theoretical Chemistry
  • Surfaces, Coatings and Films
  • Metals and Alloys
  • Materials Chemistry

GRNTI

  • 53.00.00 METALLURGY

Level of Research Output

  • VAK List

Fingerprint

Dive into the research topics of 'Relationship between mechanical properties and density of Ti obtained by additive technology'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this