Quasi-Static and Dynamic Mechanical Properties of a Ti-6Al-4V Titanium Alloy Produced Using Unconventional Manufacturing Methods

• Autorzy: Sarzyńska Katarzyna J. , Paszkowski Robert

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.5990

Warianty tytułu

PL

Quasi-statyczne i dynamiczne właściwości mechaniczne stopu tytanu Ti-6Al-4V otrzymanego niekonwencjonalnymi technologiami wytwórczymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this paper was to determine the mechanical properties of a Ti-6Al-4V titanium alloy produced by traditional CIP (Cold Isostatic Pressing) and by LENS (Laser Engineered Net Shaping), an additive manufacturing process. A reference material, being a commercial Ti-6Al-4V alloy, was also tested. The strength test specimens were produced from a high-quality, Grade 5 titanium powder. Each specimen had its density, porosity, and hardness determined. Compression curves were plotted for the tested materials from the strength test results with static and dynamic loads. These tests were performed on an UTS (Universal Testing Machine) and an SHPB (Split Hopkinson Pressure Bar) stand. The test results obtained led to the conclusion that the titanium alloy produced by CIP had lower strength performance parameters than its commercially-sourced counterpart. The LENS-produced specimens outperformed the commercially-sourced alloy both in static and dynamic load conditions.

PL

Celem niniejszej pracy było wyznaczenie właściwości mechanicznych stopu tytanu Ti-6Al-4V wytworzonego metodą klasycznej metalurgii proszków CIP (ang. Cold Isostatic Pressing) oraz przy użyciu przyrostowej technologii wytwarzania LENS (ang. Laser Engineered Net Shaping). Badaniom poddano także komercyjny stop Ti-6Al-4V jako materiał referencyjny. Próbki do badań wytrzymałościowych przygotowano z wysokiej jakości proszku stopu tytanu gatunku 5. Dla wykonanych próbek materiałowych wyznaczono gęstość, porowatość, a także określono twardość. Ponadto, wyznaczono krzywe ściskania dla badanych materiałów na podstawie rezultatów testów wytrzymałościowych w warunkach statycznego i dynamicznego obciążenia. Wykorzystano do tego celu uniwersalną maszynę wytrzymałościową (UTS, ang. Universal Testing Machine) oraz stanowisko dzielonego pręta Hopkinsona (SHPB, ang. Split Hopkinson Pressure Bar). Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, iż stop tytanu uzyskany metodą klasycznej metalurgii proszków charakteryzuje się niższymi parametrami wytrzymałościowymi od jego komercyjnego odpowiednika. Próbki wykonane technologią LENS cechują się wyższymi parametrami w porównaniu ze stopem komercyjnym zarówno w statycznych jak również dynamicznych warunkach obciążenia.

Słowa kluczowe

EN

titanium alloys; split Hopkinson pressure bar; LENS; additive manufacturing

PL

stopy tytanu; dzielony pręt Hopkinsona; LENS; wytwarzanie przyrostowe

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 12, Nr 4 (46)
• Strony: 69--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Sarzyńska Katarzyna J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/https%3A//orcid.org/0000-0002-3423-0889

autor

Paszkowski Robert

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Kaczyński, Jerzy. 1961. Tytan. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
• [2] Polańska, R. 1976. Tytan i jego stopy. Warszawa: Instytut Mechaniki Precyzyjnej.
• [3] Dobrzański, Leszek A. 2006. Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo (wydanie drugie zmienione i uzupełnione). Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
• [4] Orlicki, R., B. Kłaptocz. 2005. „Tytan i jego stopy – właściwości, zastosowanie w stomatologii oraz sposoby przetwarzania”. Inżynieria Stomatologiczna Biomateriały I (1) : 3-8.
• [5] Ciszewski, Bohdan, Wojciech Przetakiewicz. 1993. Nowoczesne materiały w technice. Warszawa: Wydawnictwo Bellona.
• [6] Fang, Zhigang Zak. 2010. Sintering of advanced materials – fundamentals and processes. Woodhead Publishing.
• [7] Froes, F.H. (Sam). 2012. Titanium powder metallurgy: A Review Part 1 and 2. Belgium: Royal Belgian Institute of Marine Engineers.
• [8] Fujii, H., K. Fujisawa, K. Takahashi, and T. Yamazaki. 2002. Development of low powder metallurgy process of titanium alloy products, Nippon Steel Technical Report no. 85.
• [9] Adamus, Janina. 2009. „Tytan i jego stopy jako materiał stosowany na elementy tłoczone”. Inżynieria Materiałowa 5 : 310-313.
• [10] Meyers, Marc A. 1994. Dynamic behavior of materials. John Wile and Sons”, INC, New York-Chichester-Brisbane-Toronto-Singapoure.
• [11] Oczoś, Kazimierz E. 2008. „Rosnące znaczenie Rapid Manufacturing w przyrostowym kształtowaniu wyrobów”. Mechanik 4 : 241-257.
• [12] Siemiaszko, Dariusz, Tomasz Durejko, Marek Polański. 2011. „Laboratorium projektowania materiałów i szybkiego wytwarzania wyrobów – możliwości i zastosowania”. Mechanik 2 : 146.
• [13] ASM Handbook, Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation, High strain rate tension and compression tests 429-446.
• [14] Janiszewski, Jacek. 2012. Badania materiałów inżynierskich w warunkach obciążenia dynamicznego. Warszawa: Wojskowa Akademia Techniczna.
• [15] ASM Handbook, Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation, Classic Split – Hopkinson Pressure Bar Testing 462-476.