THE EFFECT OF DIRECT LASER GROWTH PATTERNS ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF TITANIUM ALLOY VT6

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The problem of using and developing repair technologies in gas turbine engineering is relevant due to the constantly growing volume of production and the development of gas turbine engines. The manufacturing process of the fan wheel includes stamping followed by machining. The restoration of the fan wheel blades is a promising technology, owing to the high cost of blades in production, as well as the high risk of damage and failure. The most promising repair technology in the aviation engine industry is direct laser growth. The use of low-cost technology for repairing parts by laser clad with the suitable property package compatible with traditional methods of parts production is a priority task. The article presents a comprehensive study of scanning strategies obtained by direct laser growth with coaxial powder feeding on a support plate made of titanium alloy VT6. It is shown that the scanning strategy significantly affects the structure of the pad. The structure affects the mechanical properties. Heat accumulates with an increase in the number of layers. The material warms up and stays at this level for a long time, which can be compared to heat treatment. There is a gradual change in the microstructure from a nonequilibrium one with a different ratio α/α’ to an equilibrium one with a phase composition α + β. All samples are characterized by the formation of elongated columnar grains of the primary β-phase.Multiple thermal cycles lead to the enlargement of the initial β-grain.The data for study in this work is the titanium alloy VT6, which is widely used in the aviation industry.

About the authors

Dmitriy Aleksandrovich Ronzhin

Bauman Moscow State Technical University (BMSTU, Bauman MSTU)

Email: kynavino@bk.ru

Alexander Ivanovich Misyurov

Bauman Moscow State Technical University

Email: misyurov50@yandex.ru
candidate of technical sciences

Aleksandr Grigor'evich Grigoryants

Bauman Moscow State Technical University

Email: mt12@bmstu.ru
SPIN-code: 9922-3771
Scopus Author ID: 6603170279
department “Laser Technology”, professor, doctor of technical sciences

Andrej Andreevich Holopov

Bauman Moscow State Technical University

Email: holopiy@yandex.ru
candidate of technical sciences

References

  1. Пат. 6219916 США, МПК7 B 23 P 15/00. Метод линейной сварки трением и производство данным методом / Волкер Г. Л. ; заявитель и патентообладатель Юнайтед Технолоджи, корп.; № 08/994769; заявл. 19.12.1997; опубл. 24.04.2001. 14 с.
  2. Пат. 1771161 СССР, МПК6 B 23 P 6/04. Способ ремонта деталей / Пузанов С.Г. [и др.].; заявитель и патентообладатель НИИД.; № 4871169/27; заявл. 04.10.1990; опубл. 15.01.1994, Бюл. № 01. 4 с.
  3. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении: учебное пособие [А.Г. Григорьянц, и др.]; под ред. А.Г. Григорьянца. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 278 с.
  4. Горунов А. И. Восстановление титановых лопаток компрессора авиационного газотурбинного двигателя методом лазерной наплавки // Металлург. 2017. №. 6. С. 80–85.
  5. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Оборудование для лазерной обработки / под ред. А.Г. Григорьянца. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022 г. 285 с.
  6. Ronzhin D.A., Grigoryants A.G., Kholopov A.A. Effect of Operational Parameters on Metal Structure in Products Manufactured by Direct Laser Deposition from VT6 Titanium Powder. BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2022, no. 9, pp. 30–42, doi: 10.18698/0536-1044-2022-9-30-42
  7. Dipankar Banerjee, Williams J.C. Perspectives on Titanium Science and Technology // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. P. 844–879.
  8. Antonino Ducato, Livan Fratini, Marco La Cascia, Giuseppe Mazzola. An Automated Visual Inspection System for the Classification of the Phases of TI-6AL-4V Titanium Alloy // International Conference on Computer Analysis of Images and Patterns CAIP 2013: Computer Analysis of Images and Patterns. P. 362–369.
  9. Dаbrowski R. The Kinetics of Phase Transformations During Continuous Cooling of the Ti6Al4V Alloy from the Single-Phase β / R. Dąbrowski // Range Archives of Metallurgy and Materials. 2011. Vol. 56. P. 703–707.
  10. Carroll B.E., Palmer T.A., Beese A.M. Anisotropic tensile behavior of Ti-6Al-4V components fabricated with directed energy deposition additive manufacturing // Acta Materialia. 2015. Vol. 87. P. 309–320.
  11. Srikanth Bontha, Nathan W. Klingbeil, Pamela A. Kobryn, Hamish L. Fraser. Effects of process variables and size-scale on solidification microstructure in beam-based fabrication of bulky 3D structures // Materials Science and Engineering A. 2009. Vol. 513-514. P. 311–318.
  12. Kyung-Min Hong, Yung C. Shin. Analysis of microstructure and mechanical properties change in laser welding of TI-6AL-4V with a multiphysics prediction model // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 237. P. 420–429.
  13. Титановые сплавы в машиностроении Л.: «Машиностроение», 1977. 248 с.
  14. Jingjing Yang, Hanchen Yu, Jie Yin, Ming Gao, Zemin Wang, Xiaoyan Zeng. Formation and control of martensite in TI-6AL-4V alloy produced by selective laser melting // Materials and Design. 2016. Vol. 108. P. 308–318.
  15. Shun Guo, Qingkun Meng, Guangyue Liao, Liang Hu, Xinqing Zhaon. Microstructural evolution and mechanical behavior of metastable β-type Ti–25Nb–2Mo–4Sn alloy with high strength and low modulus // Progress in Natural Science: Materials International 2013. Val. 23(2).P. 174–182.
  16. Galarraga H., Warren R.J., Lados D.A., Dehoff R.R., Kirka M.M., Nandwana P. Nandwana. 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. Vol. 685. P. 417–428.
  17. Сварные соединения титановых сплавов / В. Н. Моисеев, Ф. Р. Куликов, Ю. Г. Кириллов. М.: Металлургия, 1979. 248 с.
  18. Шоршоров М.Х. Металловедение сварки стали и сплавов титана. М.: Наука, 1965.
  19. Titanium. 2nd ed. / G Luetjering, JC. Williams New York: Springer; 2007. 442.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».