Редакция Industry3D изучила свежие данные, опубликованные компанией RONGSU, о применении технологии лазерной наплавки с подачей проволоки для титанового сплава TA15 — материала, который давно и прочно обосновался в авиакосмической отрасли. Образцы, прошедшие термообработку, продемонстрировали механические характеристики, которые оказались выше требований стандарта для поковок GB/T 38915-2020.
TA15 входит в группу псевдо-α-титановых сплавов. Этот материал способен выдерживать длительную эксплуатацию при температурах до 500 °C, а также сочетает в себе высокую удельную прочность, сопротивление ползучести и хорошую свариваемость. Упрочнение твёрдого раствора алюминием, цирконием и другими элементами позволяет использовать сплав для изготовления силовых элементов планера, стенок, корпусов авиационных двигателей и других ответственных конструкций.
Инженеры RONGSU подобрали оптимальные параметры процесса и изготовили тестовые образцы на платформе лазерной 3D-печати Laser One. Исследование материала проводилось уже после термической обработки.
Механические свойства после термообработки
Вот какие результаты показали испытания образцов, полученных по технологии WLAM (Wire and Laser Additive Manufacturing):
- поперечное направление: предел прочности на растяжение — 1044 МПа, предел текучести — 930 МПа, относительное удлинение — 11%;
- продольное направление: предел прочности на растяжение — 923 МПа, предел текучести — 842 МПа, относительное удлинение — 12%.
Любопытный момент: прочность в поперечном направлении приближается к 1000 МПа и даже превышает показатели продольного направления. Для сравнения, стандарт GB/T 38915-2020 для поковок из TA15 устанавливает минимальные значения: предел прочности — 885 МПа, предел текучести — 825 МПа, удлинение — 8%. Аддитивные образцы обошли эти показатели по всем трём характеристикам.
Твёрдость и однородность
Измерения твёрдости проводились в трёх точках для каждого направления. Результаты выглядят так:
- поперечное направление: 34,1, 34,7 и 34,5 HRBW;
- продольное направление: 33,3, 34,2 и 33,7 HRBW.
Значения внутри каждой группы расположены очень плотно, разброс минимален — это говорит о равномерности структуры материала по всему объёму образца.
Химический состав
Химический состав материала полностью соответствует требованиям, которые предъявляются к сплаву TA15 для авиакосмического применения.
Микроструктура и контроль качества
Металлографический анализ подтверждает формирование характерной для титановых сплавов микроструктуры.
Рентгеновский неразрушающий контроль не выявил внутренних дефектов в исследуемых образцах.
Технология WLAM обеспечивает получение плотного металла без трещин и значимых пор. Похожие задачи по контролю качества металлических деталей российские специалисты уже решали — например, при изготовлении корпуса турбины.
Оборудование для работы с TA15
Сплав TA15 поддерживается на нескольких установках RONGSU:
- Laser One — исследовательская система лазерной наплавки с проволокой;
- Robo L1 — восьмиосевая промышленная установка лазерной наплавки;
- Laser Five — пятиосевая система лазерной наплавки с проволокой.
Подробные данные о материалах доступны в разделе «Материаловедение» на сайте rongsu.com.