OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 4 2023 193 MATERIAL SCIENCE В случае образцов, подготовленных из проката, обозначение «продольный» означает, что направление нагрузки индентора осуществлялось в плоскости проката, а «вертикальный» означает, что направление нагрузки индентора осуществлялось в плоскости, поперечной плоскости проката. Из представленных результатов видно, что полученные значения твердости в целом хорошо соответствуют значениям, присущим исследуемым сплавам, и обнаруживают различие в зависимости от плоскости измерения как для прокатанного материала ВТ1-0, так и напечатанного ВТ6св. При этом, как и измеренные индентированием значения твердости, значения модуля упругости демонстрируют зависимость от структурно-фазового состояния исследуемых сплавов титана. Для двухфазных сплавов титана, состоящих из гексагональной α-фазы и объемно-центрированной кубической β-фазы (ВТ6, Ti-6Al-4V и ВТ6св), изменение значений модуля упругости может быть связано и с изменением соотношений этих фаз, так как для α-фазы присущи более высокие значения модуля упругости, чем для β-фазы [24]. В этой же работе изменение модуля связывают не только с изменением структуры и фазового состава прокатанного сплава типа ВТ6св, но и с особенностями кристаллографической текстуры. О ее роли можно говорить и в случае однофазного сплава ВТ1-0. Здесь важно отметить, что сплав ВТ1-0 ожидаемо демонстрирует гомогенную структуру и часто используется как стандартный материал при измерении модуля упругости титановых сплавов методами наноиндентирования [43]. Что касается сплава проволоки ВТ6св, претерпевшего переплавление и термообработку в процессе печати образца, то здесь комплекс структурных особенностей и изменений состава сплава, представленных на рис. 7, и выявленных ранее фазовых изменений и особенностей текстуры, обусловленных термическими условиями в различных зонах образцов [34], также влияет на характер изменения значений модуля упругости. В отношении структурных особенностей следует обратить внимание на тот факт, что термические воздействия на сплав типа Ti-6Al-4V, сформировавшийся в условиях электронно-лучевого переплава температурами меньше β-перехода, приводят к формированию четырех типов структуры сплава алломорфных, относительно грубых пластин, больших выделений мелких пластин или игл и гранул α-фазы [44]. Подобный набор типов структур формируется и при селективной печати порошковыми титановыми сплавами [27, 30]. Преобладающими структурными составляющими при этом являются более мелкая зерненая структура и мартенсит. Размеры зерен и доля мартенситной составляющей зависит от режимов печати, что сказывается на значениях твердости и модуля упругости. При этом значения твердости напечатанного титанового образца значительно превосходят значения образца, изготовленного из проката (5–6 ГПа и 3–4 ГПа соответственно), а значения модулей упругости, наоборот, при печати несколько меньше значений образцов из литого или прокатанного титановых сплавов (107–119 ГПа и 110–125 ГПа). При печати проволокой толщина сплавляемых слоев значительно превосходит толщину слоев при селективном сплавлении, и термические условия близки к литью или наплавке. В этом случае особенностью структуры является формирование резко выраженной крупной столбчатой структуры, простирающейся на всю высоту образца, и равноосной зерненой структуры в плоскости сканирования (рис. 7, а, б). Такое строение сформировавшегося сплава обеспечивает значения твердости, характерные для литых структур, и несколько отличается значениями в плоскостях построения и сканирования. Что касается полученных значений модулей упругости для всех исследуемых образцов, то эти значения существенно меньше значений, полученных методом ультразвуковых измерений, которые приведены в табл. 2. При этом наибольшее различие в данных получается в случае измерений, проведенных методом микроиндентирования. Аналогичное различие в измеряемых значениях модуля упругости ультразвуком и наноиндентированием отмечалось и в работе [43], здесь же обращалось внимание на то, что точность ожидаемо должна быть выше, если индентирование охватывает больший объем. Обобщенные данные по значениям модуля упругости и твердости, которые получены в работе для исследуемого сплава ВТ6св, сформировавшегося в условиях 3D-печати проволокой, в сравнении со сплавами Ti-6Al-4V и ВТ6 в различных состояниях представлены на рис. 11, а.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1