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Effect of process parameter optimization on morphology and mechanical properties of Ti6Al4V alloy produced by selective laser melting
工艺参数优化对选择性激光熔化Ti6Al4V合金形貌和力学性能的影响
研究背景
目前，钛和钛合金因其优异的性能在各种应用中得到了推广。然而，能源、材料和时间的高昂成本限制了通常用于生产钛基合金产品的传统制造技术的应用。因此，新兴的数字化和自动化制造技术，即增材制造，对各种钛部件的生产越来越感兴趣。
研究方法
在这项研究中，通过选择性激光熔化（SLM）获得了Ti6Al4V合金，以研究不同工艺参数对所生产零件的质量、相对密度和形态的影响，以及线能量密度对这些零件质量的影响。通过分析实验结果，可以观察到线性能量密度与成形过程的质量之间存在直接相关性。当线能量密度过高时，零件是多孔的并且有缺陷。相反，钛合金不能充分熔化，这使得难以完成成型。根据上述结果，通过优化工艺参数提高了零件的成形性能，减少了材料浪费。同时，为SLM制备Ti6Al4V合金提供了可行的参考。
实验结果解析
图2. 实验设备及原理图：（a）SLM装置（型号：BLT-A160），（b）SLM加工原理图
图4. 熔体通道两侧的球化：（a）熔体通道不连续性，（b）熔体通道的连续清洁度，（c）熔体通道两侧上的球化。
图8. （a） SLM块体成型的物理绘图，（b）不同光束功率和扫描速度的相对密度
试验结论
本研究以钛合金的SLM成形为重点，研究了工艺参数对成形过程的影响。然后，引入线性能量密度的概念，研究其对熔池形态和零件相对密度的影响。本文研究了线能量密度对成型零件质量的影响。结果表明，当线能量密度过高时，组件会出现孔隙和其他缺陷；当钛合金熔化过程中线能量密度低到危险程度时，会导致熔化不足，从而导致成型过程困难。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2024.01.006
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2022年最新影响因子4.8，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
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