克蘭菲爾德大學研究WAAM 3D打印過程中的鈦氧化
時間：2018-10-28 21:16 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網10月28日訊，電線和電弧增材制造（WAAM）是一種有效的技術，已應用于航空航天，海事和其他行業。該技術涉及使用金屬線和電弧，如焊接中使用的電弧，它比其他增材制造方法更快，更便宜。但是，這不是一個完美的過程。在題為“在線材和電弧添加劑制造過程中氧化Ti-6Al-4V”的論文中，一組研究人員討論了WAAM中的一個常見問題 - 氧化。
“對于如何屏蔽環境中任何含氧量，人們發現，如果溫度足夠高且暴露時間長，就會觀察到鈦的氧化，”研究人員表示。 “此外，可以確定在第一沉積層的區域中氧化更顯著。對于采用更高電流（220 A）和更寬振蕩寬度構建的樣品，Alpha Case的最大深度為200μm。拉伸試驗表明，屏蔽環境中氧含量增加40倍并不會顯著影響抗拉強度。“
研究人員發現，溫度和暴露時間在WAAM氧化過程中比氧氣水平起著更重要的作用。他們得出結論，只要屏蔽環境含氧量，如果溫度和暴露時間足夠高，即使氧氣含量很低，也會發生氧化。
研究人員對樣品進行的測試得出了幾個總體結論：
當更高的電流與更高的振蕩寬度結合使用時，可實現Alpha Case的最大厚度;發現的Alpha Case的最大厚度為200μm。高溫和暴露時間似乎對氧化的影響大于屏蔽環境中的氧含量。
.對于相同的沉積參數，屏蔽環境中較高的氧含量會導致更深的Alpha情況。
.線材中不同的氧含量似乎對Alpha Case的厚度沒有顯著影響。
.屏蔽環境中氧氣的增加不會影響拉伸性能，最高可達4000 ppm。增加氧氣水平顯著地增加了強度并降低了伸長率。
鈦在高溫下與氧氣的高反應性，在WAAM期間經常發生氧化。由于表面附近的脆性富氧層（Alpha Case），氧化的跡象是變色，這可能對部件的機械性能有害。研究人員研究了WAAM過程中鈦合金的氧化，以“確定控制這種現象的機理和主要工藝參數。”等離子體轉移電弧和電線沉積樣品是通過改變熔融氣氛中的沉積參數或氧含量來制造的。通過目視檢查，光學顯微鏡，掃描電子顯微鏡和拉伸機械對樣品進行表征測試。
“對于如何屏蔽環境中任何含氧量，人們發現，如果溫度足夠高且暴露時間長，就會觀察到鈦的氧化，”研究人員表示。 “此外，可以確定在第一沉積層的區域中氧化更顯著。對于采用更高電流（220 A）和更寬振蕩寬度構建的樣品，Alpha Case的最大深度為200μm。拉伸試驗表明，屏蔽環境中氧含量增加40倍并不會顯著影響抗拉強度。“
研究人員發現，溫度和暴露時間在WAAM氧化過程中比氧氣水平起著更重要的作用。他們得出結論，只要屏蔽環境含氧量，如果溫度和暴露時間足夠高，即使氧氣含量很低，也會發生氧化。
研究人員對樣品進行的測試得出了幾個總體結論：
當更高的電流與更高的振蕩寬度結合使用時，可實現Alpha Case的最大厚度;發現的Alpha Case的最大厚度為200μm。高溫和暴露時間似乎對氧化的影響大于屏蔽環境中的氧含量。
.對于相同的沉積參數，屏蔽環境中較高的氧含量會導致更深的Alpha情況。
.線材中不同的氧含量似乎對Alpha Case的厚度沒有顯著影響。
.屏蔽環境中氧氣的增加不會影響拉伸性能，最高可達4000 ppm。增加氧氣水平顯著地增加了強度并降低了伸長率。
.仔細控制參數可以減輕氧化的影響，但它仍然是一個問題，特別是在通常使用鈦組分的航空航天工業中。由于在WAAM期間溫度如此之高，因此易于發生氧化并形成堅硬，易碎，難以加工的外層，稱為Alpha Case。
中國3D打印網譯自：3dprint.com
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