1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 10, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 10, стр. 1007-1014

Влияние ультразвуковой ударной обработки на микроструктуру и усталостную долговечность 3D-напечатанного титанового сплава Ti–6Al–4V

О. Б. Перевалова a, *, А. В. Панин a, b, М. С. Казаченок a, С. А. Мартынов a

a Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
634055 Томск, Академический просп., 2/4, Россия

b Национальный исследовательский политехнический университет
634050 Томск, Ленина просп., 30, Россия

* E-mail: perevalova52@mail.ru

Поступила в редакцию 16.06.2023
После доработки 25.07.2023
Принята к публикации 17.08.2023

Аннотация

С использованием бойка из твердого сплава (Co–WC) проведена ультразвуковая ударная обработка (УЗО) образцов сплава Ti–6Al–4V, полученного по электронно-лучевой проволочной аддитивной технологии. Методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии показано, что УЗО приводит к появлению в поверхностных слоях образца макронапряжений сжатия, упругой микродеформации в кристаллической решетке α-фазы, к образованию градиентной структуры от нанокристаллической на глубине до 5 мкм и до субмикрокристаллической структуры α-фазы на глубине от 15 до 40 мкм. В зернах α-фазы образуется нанокристаллическая фаза оксидов титана. УЗО приводит к увеличению микротвердости и усталостной долговечности. Проведен фрактографический анализ изломов образцов после циклического растяжения в режиме малоцикловой усталости.

Ключевые слова: титановый сплав, электронно-лучевая проволочная аддитивная технология, ультразвуковая ударная обработка, рентгеноструктурный анализ, фазовый состав, микроструктура, микротвердость, усталостная долговечность, фрактографический анализ

Список литературы

  1. Tshephe T.S., Akinwamide S.O., Olevsky E., Olubambi P.A. Additive manufacturing of titanium-based alloys-A review of methods, properties, challenges, and prospects // Heliyon. 2022. V. 8. P. e09041.

  2. Liu Zh., He B., Lyu T., Zou Yu. A review on additive manufacturing of titanium alloys for aerospace applications: directed energy deposition and beyond Ti–6Al–4V // JOM. 2021. V. 73. No 6. P. 1804–1818.

  3. Zhan Y., Liu C., Zhang J., Mo G., Liu C. Measurement of residual stress in laser additive manufacturing TC4 titanium alloy with the laser ultrasonic technique // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 762. P. 138093.

  4. Chi J., Cai Zh., Wan Z., Zhang H., Chen Z., Li L., Li Y., Peng P., Guo N. Effects of heat treatment combined with laser shock peening on wire and arc additive manufactured Ti17 titanium alloy: microstructures, residual stress and mechanical properties // Surface. Coatings Tech. 2020. V. 396. P. 125908.

  5. Lin Z., Song K., Yu X. A review on wire and arc additive manufacturing of titanium alloy // J. Manufacturing Processes. 2021. V. 70. P. 24–45.

  6. Ao N., Liu D., Zhang X., Wu Sh. Improved fretting fatigue mechanism of surface strengthened Ti–6Al–4V alloy induced by ultrasonic surface rolling process // Intern. J. Fatigue. 2023. V. 170. P. 107567.

  7. Luo X., Ren X., Jin Q., Qu H., Hou H. Microstructural evolution and surface integrity of ultrasonic surface rolling in Ti6Al4V alloy // J. Materials Research and Technology. 2021. V. 13. P. 1586–1598.

  8. Ультразвуковая обработка конструкционных материалов / Под ред. А.В. Панина. Томск: Издательский дом ТГУ, 2016. 172 с.

  9. Перевалова О.Б., Панин А.В., Казаченок М.С., Синякова Е.А. Влияние ультразвуковой ударной обработки на структурно-фазовые превращения в титановом сплаве Ti–6Al–4V // Физич. мезомеханика. 2022. Т. 25. № 1. С. 66–77.

  10. Шанявский А.А., Никитин А.Д., Солдатенков А.П. Сверхмногоцикловая усталость металлов. Синергетика и физическая мезомеханика. М.: Изд-во физ.-мат. литературы, 2022. 496 с.

  11. Panin A.V., Kazachenok M.S., Dmitriev A.I., Nikonov A.Y., Perevalova O.B., Kazantseva L.A., Sinyakova E.A., Martynov S.A. The effect of ultrasonic impact treatment on deformation and fracture of electron beam additive manufactured Ti–6Al–4V under uniaxial tension // Mater. Sci. Eng. A. 2022. V. 832. P. 142458.

  12. Panin A., Kazachenok M., Perevalova O., Martynov S., Panina A., Sklyarova E. Continuous Electron Beam Post-Treatment of EBF3-Fabricated Ti–6Al–4V Parts // Metals. 2019. V. 9. № 6. P. 699–715.

  13. Горелик C.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: Металлургия, 1970. 328 c.

  14. Перевалова О.Б., Панин А.В., Казаченок М.С. Влияние охлаждения подложки на микроструктуру и фазовый состав изделий из титанового сплава Ti–6Al–4V, полученных методами аддитивных технологий // Журн. технической физики. 2020. Т. 90. Вып. 3. С. 410–418.

  15. Panin A., Martynov S., Kazachenok M., Kazantseva L., Bakulin A., Kulkova S., Perevalova O., Sklyarova E. Effects of water cooling on the microstructure of electron beam additive-manufacted Ti–6Al–4V // Metals. 2021. V. 11. № 11. P. 111742.

  16. Прядко Т.В. Особенности гидрирования сплавов системы Ti–V // Металлофизика. Новейшие технологии. 2015. Т. 37. № 2. С. 243–255.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал