Study on the microstructure and properties of Ti6Al4V lattice structure formed by selective laser melting Die Untersuchung der Mikrostruktur und Eigenschaften der Ti6Al4V-Gitterstruktur, die durch selektives Laserschmelzen gebildet wurde

Abstract

This study employed selective laser melting technology to fabricate four lattice structures (body centered cubic, body centered cubic with simple cubic, face centered cubic, and face centered cubic with simple cubic) of Ti6Al4V, and systematically compared their porosity, phase composition, microstructure, and properties. The research results showed that the actual porosity of all structures was lower than the theoretical design value. All structures primarily consisted of acicular α′ martensite with a small amount of residual β phase. The Body centered cubic structure exhibited the shortest acicular flat noodles and the most uniform microstructure; the Body centered cubic with simple cubic structure had hole defects at the nodes. The Face centered cubic with simple cubic structure exhibited the highest tensile strength, while the Body centered cubic structure had the lowest tensile strength; the Face centered cubic with simple cubic structure had the best compressive properties. The addition of the simple cubic structure suppressed excessive bending of the oblique struts and promoted a partial transition from bending to tensile dominant mechanism, thereby improving the ductility and collapse resistance of the structure; the addition of the simple cubic structure significantly enhanced the impact resistance of the formed parts.

Diese Studie verwendete die selektive Laserschmelztechnologie, um vier Gitterstrukturen (kubisch-raumzentriert, kubisch-raumzentriert mit kubisch-einfach, kubisch-flächenzentriert und kubisch-flächenzentriert mit kubisch-einfach) aus Ti6Al4V herzustellen und systematisch deren Porosität, Phasenzusammensetzung, Mikrostruktur und Eigenschaften zu vergleichen. Die Forschungsergebnisse zeigten, dass die tatsächliche Porosität aller Strukturen niedriger war als der theoretische Designwert. Alle Strukturen bestanden hauptsächlich aus feingestreiftem α′-Martensit mit einer geringen Menge an verbleibender β-Phase. Die kubisch-raumzentrierte Struktur wies die kürzesten feingestreiften Flachnadeln und die gleichmäßigeste Mikrostruktur auf; die kubisch-raumzentrierte mit kubisch-einfacher Struktur hatte Hohlräume an den Knotenpunkten. Die kubisch-flächenzentrierte mit kubisch-einfacher Struktur zeigte die höchste Zugfestigkeit, während die kubisch-raumzentrierte Struktur die niedrigste Zugfestigkeit aufwies; die kubisch-flächenzentrierte mit kubisch-einfacher Struktur hatte die besten Druckeigenschaften. Die Hinzufügung der kubisch-einfachen Struktur unterdrückte die übermäßige Biegung der schrägen Stützen und förderte einen teilweisen Übergang von einem biege- zu einem druckdominierten Mechanismus, wodurch die Duktilität und Kollapsresistenz der Struktur verbessert wurden; die Hinzufügung der kubisch-einfachen Struktur verbesserte die Schlagfestigkeit der gebildeten Teile erheblich.