Anisotropy of Mechanical Properties of Products Manufactured Using Selective Laser Melting of Powdered Materials

Abstract

Рассмотрены причины возникновения анизотропии свойств в изделиях, изготавливаемых по технологии селективного лазерного плавления металлических порошковых материалов. Представлены результаты оценки механических свойств образцов из сплавов основе титана Ti-6Al-4V, ВТ6 и жаропрочного никелевого сплава Inconel 718 в различных направ-лениях. Исследована микроструктура компактных образцов, полученных селективным лазерным плавлением. Приведе-на зависимость их механических свойств от ориентации заготовок относительно рабочей платформы установки. Анализ микрошлифов из сплава Ti-6Al-4V показал, что у образца прямоугольной формы направление зеренной структуры со-ответствует направлению выращивания, тогда как при изготовлении тонких элементов сетчатой конструкции за счет их меньшего сечения протекают иные тепловые процессы, что сказывается на условиях кристаллизации и формирующейся микроструктуре: в зависимости от угла наклона элемента сетчатой конструкции изменяются направление и форма зерен. Anisotropy of mechanical properties of products manufactured using selective laser melting of powdered materialsThe paper examines factors leading to anisotropy of properties in products manufactured using lasercusing, a technology consisting in selective laser melting of metal powdered materials. The results obtained when evaluating mechanical properties of specimens made of titanium alloys Ti-6Al-4V, VT6 and heat-resistant nickel alloy Inconel 718 in different directions are presented. The study covers the microstructure of compact specimens obtained using selective laser melting, and describes dependence of their mechanical properties on workpiece orientation with relation to the unit working platform. The study of Ti-6Al-4V microsections showed that the direction of the rectangular specimen grain structure matched the growth direction, whereas thin elements with a lattice structure were made with other thermal processes due to their smaller cross section. This affected crystallization conditions and microstructure being formed: grain directions and shapes changed depending on the lattice structure element inclination.Keywords: additive manufacturing, selective laser melting, powder metallurgy, titanium alloys, nickel alloys, layer-by-layer manufacturing, anisotropy, mechanical properties. ВведениеТехнология селективного лазерного плавления (СЛП) уже сейчас активно применяется для из-готовления металлических изделий, что связано с возможностью производства заготовок, макси-мально близких по своей конфигурации к конеч-ному изделию, напрямую из компьютерной мо-дели, без использования оснастки. Это позволяет экономить материалы и затраты на последующую обработку, а также обеспечивает свободу выбо-ра формы изделий, которая может существенно повысить эксплуатационные характеристики де-талей [1]. Последнее особенно актуально в таких областях, как авиация и медицина. В авиации, где титановые и никелевые сплавы получили широ-кое распространение, предъявляются особенные требования к массе изделий. Применение адди-тивных технологий позволя...

Flow behavior and microstructure evolution of Ti-6Al-4V titanium alloy produced by selective laser melting compared to wrought

“…In the SLM-produced parts, in addition to the speci c structure, defects may be present -mainly voids and lack of fusion [54]. Although no voids and microcracks were detected on the sample surface by optical microscopy, in [8,26] it is reported that porosity is actually very common in SLM-produced parts.…”

Effect of the Ti6Al4V Alloy Track Trajectories on Mechanical Properties in Direct Metal Deposition

“…Products from titanium alloys are manufactured using both selective laser melting (SLM) [11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24] and laser metal deposition (LMD) [25][26][27] technologies.…”

Additive manufacturing and mechanical properties of titanium lattices for biomedical applications

“…These findings point out that there is no transverse anisotropy induced by the resulting irregular geometry. Thus, any potential anisotropy in the final material would be resulting from the anisotropic microstructure produced by the SLM process [208].…”