ВИРОБНИЦТВО ГІБРИДНИХ СТРУКТУР ЗА ДОПОМОГОЮ ЧАСТКОВОГО СПІКАННЯ ПОРОШКІВ TI-6AL-4V У EЛЕКТРОННО НАПИЛЕНИХ ГРАТКАХ

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

PDF
Опубліковано: черв. 25, 2021
Ключові слова:
технологія пошарового друку металом, контрольоване спікання, гібридні структури, титанові сплави, мікроструктура

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

О. Ю. Ляшенко
Гренобльський технологічний інститут, SIMAP
http://orcid.org/0000-0002-0555-7516
Д. Бувар
Гренобльський технологічний інститут, SIMAP
http://orcid.org/0000-0002-0555-7516
Р. Дендівель
Гренобльський технологічний інститут, SIMAP
http://orcid.org/0000-0002-0555-7516

Анотація

Продемонстровано новий підхід поєднання технології пошарового друку металу з традиційними методами порошкової металургії для виготовлення щільних гібридних структур зі складною геометрією та контрольованою пористістю. Досліджено критичні ефекти процедури заповнення об'ємних структур надрукованих за допомогою плавлення порошку електронним пучком. Описані наявність дефектів в упаковці порошку та їх еволюція під час різних циклів спікання. Ручне заповнення друкованих коробів після повного видалення порошку забезпечує бездефектну структуру з бездефектним інтерфейсом між щільною та пористою частинами гібридної структури.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Номер
Том 1 № 1 (2020)
Розділ
ФІЗИКА МАТЕРІАЛІВ
Біографії авторів

О. Ю. Ляшенко, Гренобльський технологічний інститут, SIMAP

аспірант, Університет Гренобль Альпи, Національний центр наукових досліджень,

Д. Бувар, Гренобльський технологічний інститут, SIMAP

професор, Університет Гренобль Альпи, Національний центр наукових досліджень

Р. Дендівель, Гренобльський технологічний інститут, SIMAP

професор, Університет Гренобль Альпи, Національний центр наукових досліджень

Посилання

Lefebvre L. P., Banhart J., Dunand D. C. Porous metals and metallic foams: current status and recent developments //Advanced engineering materials. – 2008. – Т. 10. – №. 9. – С. 775-787.

Sidambe A. T. Biocompatibility of advanced manufactured titanium implants—A review //Materials. – 2014. – Т. 7. – №. 12. – С. 8168-8188.

Wang X. et al. Topological design and additive manufacturing of porous metals for bone scaffolds and orthopaedic implants: A review //Biomaterials. – 2016. – Т. 83. – С. 127-141.

Oh I. H. et al. Mechanical properties of porous titanium compacts prepared by powder sintering //Scripta Materialia. – 2003. – Т. 49. – №. 12. – С. 1197-1202.

Dunand D. C. Processing of titanium foams //Advanced engineering materials. – 2004. – Т. 6. – №. 6. – С. 369-376.

Chino Y., Dunand D. C. Directionally freeze-cast titanium foam with aligned, elongated pores //Acta Materialia. – 2008. – Т. 56. – №. 1. – С. 105-113.

Dewidar M. M., Lim J. K. Properties of solid core and porous surface Ti–6Al–4V implants manufactured by powder metallurgy //Journal of Alloys and Compounds. – 2008. –

Т. 454. – №. 1-2. – С. 442-446.

Jorgensen D.J., D.C. Dunand. Ti–6Al–4V with micro-and macropores produced by powder sintering and electrochemical dissolution of steel wires //Mater. Sci. and Eng. A. – 2010. – T. 527. – C. 849-853.

Pereloma E.V., Savvakin D.G., Carman A., Gazder A.A., Ivasishin O.M. Microstructure development and alloying elements diffusion during sintering of near-β titanium alloys // Key Eng. Mater. – 2012. – T.520. – C. 49-56.

Torres Y. et al. Development of porous titanium for biomedical applications: A comparison between loose sintering and space-holder techniques //Materials Science and Engineering: C. – 2014. – Т. 37. – С. 148-155.

Lee J. H. et al. Characterization and deformation behavior of Ti hybrid compacts with solid-to-porous gradient structure //Materials & Design. – 2014. – Т. 60. – С. 66-71.

Ahmadi S., Sadrnezhaad S. K. A novel method for production of foamy core compact shell Ti6Al4V bone-like composite //Journal of Alloys and Compounds. – 2016. – Т. 656. – С. 416-422.

Murr L. E. et al. Metal fabrication by additive manufacturing using laser and electron beam melting technologies //Journal of Materials Science & Technology. – 2012. – Т. 28. – №. 1. –

С. 1-14.

Krishna B. V., Bose S., Bandyopadhyay A. Low stiffness porous Ti structures for load-bearing implants //Acta biomaterialia. – 2007. – Т. 3. – №. 6. – С. 997-1006.

Yavari S. A. et al. Relationship between unit cell type and porosity and the fatigue behavior of selective laser melted meta-biomaterials //Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. – 2015. – Т. 43. – С. 91-100.

Furumoto T. et al. Permeability and strength of a porous metal structure fabricated by additive manufacturing //Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – Т. 219. – С. 10-16.

Heinl P., Mueller L., Koerner C., Singer R.F., Mueller F.A. Cellular Ti–6Al–4V structures with interconnected macro porosity for bone implants fabricated by selective electron beam melting //Acta Biomater. – 2008. – № 4. – С. 1536–1544.

Li S. J. et al. Influence of cell shape on mechanical properties of Ti–6Al–4V meshes fabricated by electron beam melting method //Acta biomaterialia. – 2014. – Т. 10. – №. 10. – С. 4537-4547.

Suard M. et al. Mechanical equivalent diameter of single struts for the stiffness prediction of lattice structures produced by Electron Beam Melting //Additive Manufacturing. – 2015. – Т. 8. – С. 124-131.

Cheng X.Y. et al. // J.Mech. Behav. Biomed. Mater . – 2012. – № 16. – С. 153–162.

Hernández-Nava E. et al. The effect of density and feature size on mechanical properties of isostructural metallic foams produced by additive manufacturing //Acta Materialia. – 2015. – Т. 85. – С. 387-395.

Tan X. et al. Graded microstructure and mechanical properties of additive manufactured Ti–6Al–4V via electron beam melting //Acta Materialia. – 2015. – Т. 97. – С. 1-16.

Galarraga H. et al. Effects of heat treatments on microstructure and properties of Ti-6Al-4V ELI alloy fabricated by electron beam melting (EBM) //Materials Science and Engineering: A. – 2017. – Т. 685. – С. 417-428.

Gaytan S. M. et al. Advanced metal powder based manufacturing of complex components by electron beam melting //Materials technology. – 2009. – Т. 24. – №. 3. – С. 180-190.

Ikeo N., Ishimoto T., Nakano T. Novel powder/solid composites possessing low Young’s modulus and tunable energy absorption capacity, fabricated by electron beam melting, for biomedical applications //Journal of Alloys and Compounds. – 2015. – Т. 639. – С. 336-340.

Nakano T. et al //Proceedings of the 13th World Conference on Titanium, John Wiley & Sons. – 2016. – New Jersey. – C. 1679-1683.

Niinomi M. Recent metallic materials for biomedical applications //Metall. Mater. Tran. A. – 2002. – № 33. – 477.

Shah R. K., Sekulic D. P. Fundamentals of heat exchanger design. – John Wiley & Sons, 2003.

Ryan G., Pandit A., Apatsidis D. P. Fabrication methods of porous metals for use in orthopaedic applications //Biomaterials. – 2006. – Т. 27. – №. 13. – С. 2651-2670.

Singh R. et al. Titanium foams for biomedical applications: a review //Materials Technology. – 2010. – Т. 25. – №. 3-4. – С. 127-136.

Salvo L. et al. Processing and structures of solids foams //Comptes Rendus Physique. – 2014. – Т. 15. – №. 8-9. – С. 662-673.

Deshpande V. S., Fleck N. A., Ashby M. F. Effective properties of the octet-truss lattice material //Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2001. – Т. 49. – №. 8. – С. 1747-1769.

Sun Y., Aindow M., Hebert R. J. The effect of recycling on the oxygen distribution in Ti-6Al-4V powder for additive manufacturing //Materials at High Temperatures. – 2018. – Т. 35. – №. 1-3. – С. 217-224.

Martin G. et al. Coupling electron beam melting and spark plasma sintering: A new processing route for achieving titanium architectured microstructures //Scripta Materialia. – 2016. – Т. 122. – С. 5-9.