Impression 3D de pièces structurelles complexes en titane et aluminium par fusion par faisceau d'électrons
L'alliage à base de TiAl présente les caractéristiques d'une faible densité, d'une résistance spécifique élevée, d'un module élevé, d'une résistance à l'oxydation à haute température, etc., ce qui le rend environ 50 % plus léger que le superalliage à base de nickel.
Faisceau d'électrons faisant fondre le métal Impression 3D La technologie de préparation des alliages à base de TiAl, méthode de formage nouvelle et avancée, est considérée comme la solution idéale pour la mise en forme de ces alliages. Elle bénéficie de ses avantages technologiques uniques : fusion micro-zone, traitement thermique cyclique, solidification rapide et autres. Elle permet de surmonter les problèmes de structure grossière et de solidification lâche rencontrés lors de la coulée, de la métallurgie des lingots et de la métallurgie des poudres. De par ses caractéristiques, elle pose d'importants défis techniques au procédé de formage par faisceau d'électrons.
En mars 2021, des difficultés techniques telles que l'effondrement de la poudre (poudre gonflante), une liaison intercouche insuffisante, une volatilisation de aluminiumLes propriétés de faible densité, de structure transversale et longitudinale inégale des pièces ont été résolues dans le processus de formation par faisceau d'électrons de l'alliage TiAl.
Grâce à l'optimisation et à la mise à niveau des paramètres de procédé pour la préparation de pièces structurelles complexes de grande taille grâce à la technologie d'impression 3D par fusion par faisceau d'électrons, à la régulation ciblée de l'évolution de la microstructure des matériaux à différentes hauteurs et à la modification des paramètres de procédé et des conditions d'impression, la turbine de suralimentation en Ti-48Al-2Cr-2Nb de Ø 110 mm × 66 mm, hautement dense et exempte de fissures, a été formée avec succès. De nouvelles avancées ont été réalisées dans le domaine des pièces structurelles complexes en titane et en aluminium. Parallèlement, l'optimisation du trajet de balayage et de la focalisation du faisceau a permis de maîtriser le procédé de formage de pièces de transition courbes à parois minces.
La poudre du faisceau d'électrons éclate instantanément
Grâce à l'optimisation et à la mise à niveau du processus de préchauffage, la tige d'essai de grande taille avec les mêmes performances à différentes hauteurs a été imprimée avec succès
Tige d'essai de traction Ti-48Al-2Cr-2Nb, hauteur d'impression 3D par faisceau d'électrons 90 mm
Après la régulation tissulaire tardive, la microstructure transversale et longitudinale de l'échantillon de Ti-48Al-2Cr-2Nb était plus uniforme et sa densité pouvait atteindre plus de 99,6 %. Le tableau suivant présente les propriétés mécaniques moyennes de la barre d'essai transversale et longitudinale.
| Température | Limite d'élasticité | Résistance à la traction | Taux d'allongement |
| 650°C | ≥410 | ≥ 500 | ≥1,2 |
| Température ambiante | ≥430 | ≥ 510 | ≥1,8 |
Propriétés mécaniques de la poudre Ti-48Al-2Cr-2Nb imprimée par faisceau d'électrons
Turbocompresseur en alliage Ti-48Al-2Cr-2Nb Ø110 mm × 66 mm à formation de faisceau d'électrons
Tige d'essai de traction Ti-48Al-2Cr-2Nb, hauteur d'impression 3D par faisceau d'électrons 90 mm
Il est rapporté que GE Aviation a officiellement annoncé que le moteur GE9XFAA a été certifié par la Federal Aviation Administration (FAA), et le moteur comporte plus de 300 pièces de fabrication additive, dont la pale de turbine basse pression en titane et aluminium formée par la technologie de fusion sélective par faisceau d'électrons est l'une d'entre elles.
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Date de publication : 17 novembre 2023