Ieffect of Ultrasonic Impact Treatment on the Microstructure and Fatigue Life of 3 D -Printed Titanium Alloy Ti–6Al–4V

O. B. Perevalova; Перевалова О. Б.; A. V. Panin; Панин А. В.; M. S. Kazachenok; Казаченок М. С.; S. A. Martynov; Мартынов С. А.

doi:10.31857/S0015323023601034

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

Авторы: Перевалова О.Б.¹, Панин А.В.¹^,2, Казаченок М.С.¹, Мартынов С.А.¹
Учреждения:
1. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
2. Национальный исследовательский политехнический университет
Выпуск: Том 124, № 10 (2023)
Страницы: 1007-1014
Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://ogarev-online.ru/0015-3230/article/view/232683
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601034
EDN: https://elibrary.ru/RENAYF
ID: 232683

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ультразвуковая обработка конструкционных материалов / Под ред. А.В. Панина. Томск: Издательский дом ТГУ, 2016. 172 с.
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.
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.
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.
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.
Горелик C.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: Металлургия, 1970. 328 c.
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.
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.
Прядко Т.В. Особенности гидрирования сплавов системы Ti–V // Металлофизика. Новейшие технологии. 2015. Т. 37. № 2. С. 243–255.