Fusione a fascio di elettroni per la stampa 3D di parti strutturali complesse in titanio e alluminio
La lega a base di TiAl presenta le seguenti caratteristiche: bassa densità, elevata resistenza specifica, elevato modulo, resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, ecc., ed è circa il 50% più leggera della superlega a base di nichel.
Fusione del metallo tramite fascio di elettroni stampa 3D La tecnologia per la preparazione di materiali in lega a base di TiAl, come metodo di formatura nuovo e più avanzato, è considerata la scelta migliore per la formatura di materiali in lega a base di TiAl, grazie alla sua esclusiva fusione a microzona, al trattamento termico ciclico, alla rapida solidificazione e ad altri vantaggi tecnologici. Vengono superati i problemi di struttura grossolana e di solidificazione lasca nella fusione, nella metallurgia dei lingotti e nella metallurgia delle polveri. Grazie alle sue caratteristiche, questa tecnologia pone notevoli sfide tecniche al processo di formatura a fascio di elettroni.
Nel marzo 2021, le difficoltà tecniche come il collasso della polvere (polvere soffiante), l'insufficiente legame interstrato, la volatilizzazione di alluminio, bassa densità, proprietà strutturali trasversali e longitudinali irregolari delle parti sono state risolte nel processo di formazione a fascio di elettroni della lega TiAl.
Ottimizzando e migliorando i parametri di processo per la preparazione di componenti strutturali complessi di grandi dimensioni mediante la tecnologia di stampa 3D a fusione a fascio di elettroni, regolando in modo mirato l'evoluzione della microstruttura dei materiali a diverse altezze e modificando i parametri di processo e le condizioni di stampa, è stata realizzata con successo una turbina di sovralimentazione in Ti-48Al-2Cr-2Nb ad alta densità e priva di crepe, con dimensioni di Ø110 mm × 66 mm. Sono stati compiuti nuovi progressi nella produzione di componenti strutturali complessi in titanio e alluminio. Allo stesso tempo, ottimizzando il percorso di scansione e la messa a fuoco del fascio, è stato superato il processo di formatura di componenti di transizione curvi a parete sottile.
La polvere del fascio di elettroni esplode istantaneamente
Grazie all'ottimizzazione e all'aggiornamento del processo di preriscaldamento, è stata stampata con successo un'asta di prova di grandi dimensioni con le stesse prestazioni a diverse altezze
Asta di prova di trazione Ti-48Al-2Cr-2Nb con stampa 3D a fascio di elettroni, altezza 90 mm
Dopo la regolazione tardiva dei tessuti, la microstruttura trasversale e longitudinale del campione di Ti-48Al-2Cr-2Nb era più uniforme e la densità poteva raggiungere oltre il 99,6%. La tabella seguente mostra le proprietà meccaniche medie della barra di prova trasversale e longitudinale.
| Temperatura | Resistenza allo snervamento | Resistenza alla trazione | Velocità di allungamento |
| 650°C | ≥410 | ≥500 | ≥1,2 |
| Temperatura ambiente | ≥430 | ≥510 | ≥1,8 |
Proprietà meccaniche della polvere di Ti-48Al-2Cr-2Nb stampata con tecnologia a fascio di elettroni
Turbocompressore in lega Ti-48Al-2Cr-2Nb Ø110mm×66mm con formatura a fascio di elettroni
Asta di prova di trazione Ti-48Al-2Cr-2Nb con stampa 3D a fascio di elettroni, altezza 90 mm
È stato riferito che GE Aviation ha annunciato ufficialmente che il motore GE9XFAA è stato certificato dalla Federal Aviation Administration (FAA) e che il motore è dotato di oltre 300 parti realizzate con produzione additiva, tra cui la pala della turbina a bassa pressione in titanio e alluminio realizzata mediante tecnologia di fusione selettiva a fascio di elettroni.
Altre risorse
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Data di pubblicazione: 17-11-2023