Überblick über die Ausgangsmikrostrukturen der geprüften Varianten der Legierung TiAl6V4 und Vergleich ihrer mechanischen Eigenschaften
Quelle: BAM, Fachbereich Experimentelle und modellbasierte Werkstoffmechanik
Additive Fertigungstechnologien (AM) bieten das Potenzial, eine schnelle Verfügbarkeit von Prototypen zu ermöglichen, was gerade bei dem heutigen Anspruch an eine schnelle Markteinführung von großer Bedeutung ist. Eine dieser Technologien ist das Laser-Pulver-Auftragsschweißen (engl. Directed Energy Deposition DED-L). Bei diesem AM-Verfahren wird durch Laserstrahlung auf der Oberfläche des Werkstücks ein Schmelzbad erzeugt, in das über eine Düse pulverförmiger Zusatzwerkstoff eingebracht wird. Die entstehenden Schweißraupen bilden den additiven Materialauftrag. Mehrere aufgetragene Schweißraupen formen zusammen die gewünschte dreidimensionale Geometrie. Dieses pulverdüsenbasierte Verfahren ermöglicht die additive Fertigung mit hohen Aufbauraten und den Materialauftrag auf bestehende Bauteile, wodurch sich Einsatzgebiete für Bauteilmodifikationen oder Reparaturen ergeben. In diesem Artikel wird die Charakterisierung der durch Laser-Pulver-Auftragsschweißen hergestellten Körper aus der Titanlegierung TiAl6V4 vorgestellt, die aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften, ihrer geringen Dichte, ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und ihrer Biokompatibilität in industriellen und medizinischen Anwendungen weit verbreitet ist. Im Artikel wird die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften im Vergleiche mehrerer Probekörper sowie in unterschiedlichen Bereichen eines einzelnen Probekörpers untersucht. Außerdem wird gezeigt, dass sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 400 °C hervorragende mechanische Eigenschaften erzielt werden. Darüber hinaus wird die Bedeutung des kombinierten Einsatzes von Schutz und Trägergasstrom zur Bildung der lokalen Schutzgasatmosphäre hervorgehoben und nachgewiesen. Die ermittelten Eigenschaften werden im Vergleich mit denen von konventionell hergestellten Körpern derselben Legierung bewertet. Die in diesem Artikel und in weiteren geplanten Charakterisierungsaktivitäten zu diesem Material generierte Ergebnisse können für die AM-Gemeinschaft interessant sein, um Ansätze zur Erweiterung der erreichbaren Eigenschaften und der Einsatzbereiche des additiven Auftragsschweißens mit der Legierung TiAl6V4 zu entwickeln.
Characterization of Ti-6Al-4V fabricated by multilayer laser powder-based directed energy deposition
Luis Alexander Ávila Calderón, B. Graf, Birgit Rehmer, T. Petrat, Birgit Skrotzki, Michael Rethmeier
veröffentlicht in Advanced Engineering Materials, Seite 1-15, 2022
BAM Abteilung Werkstofftechnik Fachbereich Experimentelle und modellbasierte Werkstoffmechanik