For nylig har Prof. Chunping Huangs team ved Nanchang University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) udført en række undersøgelser af de mekaniske egenskaber og flammehæmning af Ti40 flammehæmmende titanlegering ved LSF-teknologi. Holdet tog typisk Ti40 flammehæmmende titanlegering som forskningsobjekt og forberedte Ti40 flammehæmmende titanlegering ved LSF-teknologi. Mikrostrukturen, de mekaniske egenskaber og de flammehæmmende egenskaber af laserstereoformende prøver og konventionelle smedeprøver blev undersøgt, og de flammehæmmende egenskaber og mekaniske egenskaber af de laserstereoformende prøver, som er overlegne i forhold til de konventionelle smedeprøver, blev også undersøgt og diskuteret . De relaterede forskningsresultater blev offentliggjort i Journal of Manufacturing Processes under titlen "Acheving superior burn resistant and mechanical properties of Ti40 legering by laser solid forming". af fremstillingsprocesser. Artiklen er forfattet af MS-studerende Ki-Min Huang, og de tilsvarende forfattere er Dr. Feng-Gang Liu og Prof. Chun-Ping Huang.
Ti40 (Ti-15V-25Cr) flammehæmmende titanlegering er en ny type meget stabil -titaniumlegering med fremragende omfattende mekaniske egenskaber og flammehæmmende egenskaber, som er meget udbredt i ventilatorkompressorkomponenter af store motorer med høje billedformater og andre strukturer. Imidlertid fører dens dårlige højtemperatur-plasticitet og fluiditet til høje omkostninger, lang cyklustid og lav materialeudnyttelse ved konventionel bearbejdning.
Derfor er der et presserende behov for at finde en ny produktionsteknologi til at forbedre disse problemer. Med udviklingen af additiv fremstillingsteknologi er laser solid forming (LSF) baseret på laserbeklædning og rapid prototyping teknologi også blevet anvendt i stor skala. Det kan fremstille dele direkte fra CAD-modeller, og det kan reparere beskadigede dele, hvilket bringer nye ideer og metoder til forarbejdning og fremstilling af flammehæmmende titanlegeringer.
Fig. 1 Skematisk diagram af laserstereoformning og LSF-bloktopografi:
(a) laserstereoformning; (b) (c) LSF-blok
Fig. 2 Skematisk diagram af LSF-blokprøveudtagning og ablationseksperimentel proces:
(a) Blokprøvetagning (b) Ablationseksperimentel behandling (c) Ablationsprøvetagning
Fig. 3 Skematisk diagram af flammehæmningsmekanismen af Ti40 legering
Fig. 4 Tværsnitsbillede af Ti40-legering:
(A) øverste område af LSFed-prøven; (B) midterste region af LSFed-prøven; (C) nederste område af LSFed-prøven; (D) smedet prøve;
1=OM; 2=SEM.
Fig. 5 TEM-billeder af de præcipiterede faser af LSFed-prøven: (A) lyst felt af Ti5Si3; (B) elektrondiffraktionsmønster af Ti5Si3.
Fig. 6 Prøveoverflademorfologi af Ti40-legering efter ablation:
(a) LSFed; (b) smedet tilstand; (1) ablateret 3S; (2) ablateret 4S; (3) ablerede 5 S.
Fig. 7 Laser ablation pit model billeder: (a) ablation pit model; b) målepunkter
Fig. 8 SEM-billeder af ablationsgrave: (a) overfladetopografi af LSFed ablationshul; (b) overfladetopografi af ablationshul af smedet prøve; (c) bundtopografi af LSFed ablationshul; (d) bundtopografi af ablationshulen af smedet prøve; (e) sidevægstopografi af LSFed ablationsgrav; (f) sidevægstopografi af ablationshul af smedet prøve
Fig. 9 SEM-billeder af tværsnittet af ablationshulen: (a) LSFed prøveablationshul; (b) bunden af ablationshullet på LSFed-prøven; (c) ablationshul af smedet prøve; (d) bunden af ablationshullet på smedet prøve
Fig. 10 SEM-billeder af bruddet af LSFed Ti40-legering: (a) makroskopisk morfologi af prøvefrakturen; (b) udvidet morfologi af område A; (c) udvidet morfologi af område B
Baseret på ovenstående undersøgelse forbedrer LSF-processen problemerne med høje forarbejdningsomkostninger, lang cyklustid og lav materialeudnyttelse bragt af den traditionelle bearbejdning af Ti40, og Ti40-legeringen fremstillet ved laser-stereoformningsteknologi har mere fremragende mekaniske egenskaber sammenlignet med smedning af dele, og på samme tid, på grund af den særlige tempereringseffekt i processen med laserstereoformning, udfælder -fasen i Ti40-legeringen et højt smeltepunkt af Ti5Si3, hvilket ikke kun kan forbedre oxidationseffektiviteten af V- og Cr-elementer ved at fastholde porerne, men også bremse afskalningen af oxidlaget ved at styrke bindingen mellem matrixen og oxidlaget og forbedre den flammehæmmende egenskab af Ti40. Undersøgelsen af mekaniske egenskaber og flammehæmmende egenskaber af Ti40-legering fremstillet af LSF-teknologi giver et nyt teknisk middel til at realisere højtydende, hurtig og billig forberedelse af flammehæmmende titaniumlegering komplekse strukturelle dele.
