3D打印钛合金粉末循环利用,粉末形态和零件微观结构的演变
3. 微观结构
显微组织分析的第一阶段处理了先前的β晶粒宽度,其结果如图8所示。对于图8(a)的金字塔几何形状,先前的β晶粒宽度随着沿中心轴的高度增加而显著增加。基地到标本的顶部。如图中所示,无论构建数量如何,都可以观察到这种趋势。先前的β晶粒宽度不会随着构建数的增加和粉末用量的增加而明显增加。对于楼梯几何形状(图8(b)),与金字塔的先前β尺寸相比,先前的β宽度尺寸显示出更紧密的尺寸分布,且高度和总体宽度较小。对于所有建筑,楼梯的前β宽度在近似相等的高度(10.5对10毫米)处比金字塔小47%,而平均宽度低30%。
图8.金字塔(a)和阶梯(b)的先前β晶粒尺寸。
从SEM图像获得α板条厚度的测量结果,金字塔和阶梯的b1和b30的微观结构的代表性图像示于图1和2中。分别为9和10。从这些图中可以明显看出,两种构建几何形状的微观结构都随着构建高度而发生明显变化。这些变化是根据α体积分数和α板条厚度以及构建编号的函数进行量化的(图11)。具体地,分别在图11(a)和11(b)中示出金字塔的α体积分数和α-板条厚度,在图11(c)和(d)中分别示出楼梯的α体积分数和α-板条厚度。通常,α特性表现出对构建高度的依赖性。在金字塔中,除了b20以外,所有构建编号的α体积分数均随构建高度的增加而减小(图11(a))。α-板条的厚度也随着距模板的距离的增加而减小,并且随着粉末的再利用程度的提高而展现出这种空间特征的扩大(图11(b))。对于楼梯,α相的体积分数似乎在空间上的依赖性较小(图11(c)),并且随着重复使用没有明显的趋势。图11(d)显示了楼梯样本自由表面的α板条厚度测量值与位置和建造数量的关系。粉末再利用的分布似乎在扩大,这与金字塔相似。在比较两种几何形状的响应时,金字塔和阶梯之间的微观结构的主要区别是金字塔中的α体积和板条厚度的分布范围更广,并且随着粉末的重复使用,α板条厚度也随之增加。不论在成型零件中的位置如何(表2),随着粉末的再利用,α板条厚度只有一个趋势。
图9.金字塔形试样从底部到顶部的距零件底部2、10和22mm的微观结构。在每个高度上,从b1(左)和b30(右)显示了显微照片。请注意,从金字塔的底部到顶部,篮状图案趋于紧密。
图10.楼梯样品从底部到顶部的微结构,距零件底部0.5、5.5和10.5mm。在每个高度上,从b1(左)和b30(右)显示了显微照片。请注意,从楼梯的底部到顶部,篮筐的织造趋于紧密。
图11.α含量的微观结构参数。(a)金字塔样品的α体积分数百分比。(b)金字塔样本的α板条厚度(以微米为单位)。(c)和(d)分别与(a)和(b)相同,但对于阶梯试样。
表2.金字塔和楼梯零件的关键微结构特征。值是给定零件中所有高度的平均值。
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