Entendiendo el Efecto de la Temperatura de Precalentamiento del Sustrato y el Espaciado de las Pistas en el Pulverizado Frío Asistido por Láser de Ti6Al4V
Autores: Boruah, Dibakor; McNutt, Philip; Sharma, Deepak; Begg, Henry; Zhang, Xiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Estudio
Pulverización en frío asistida por láser
Aleación de titanio
Microestructura
Adhesión
Tensiones residuales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se ha investigado la pulverización en frío asistida por láser (LACS) de la aleación de titanio Ti6Al4V sobre sustratos de Ti6Al4V en dos fases: (i) depósitos de pista única en sustratos precalentados a 400 degreesC, 600 degreesC y 800 degreesC, respectivamente, y (ii) depósitos de capa única (multi-pista) en sustratos precalentados a 600 degreesC con tres diferentes separaciones de pista (1 mm, 2 mm y 3 mm). Las microestructuras en sección transversal de los depósitos de pista única mostraron un contacto íntimo en las interfaces, especialmente una mezcla interfacial extensa para las muestras con precalentamiento del sustrato a 600 degreesC y 800 degreesC. Se encontró que el contenido de porosidad en el área de sección transversal en los recubrimientos LACS de capa única era de alrededor del 0.4%, lo cual es significativamente menor que el proceso estándar o convencional de pulverización en frío (CS) que tiene aproximadamente un 2.3% de porosidad. La microestructura revela que el proceso LACS ha mejorado la adhesión y cohesión de los depósitos, además de las otras ventajas del proceso CS. Se encontró que los valores promedio de microdureza de los depósitos LACS estaban en el rango de 388-403 HV (la mayor dureza con la menor separación de pista), lo que es aproximadamente un 6-10% menor que el de los depósitos CS sin precalentamiento del sustrato por láser. Se encontraron tensiones residuales de tracción en los tres recubrimientos LACS, lo que se debió a la elevada temperatura del gas del proceso junto con la alta entrada de calor durante el precalentamiento láser del sustrato. Se observó que cuanto mayor era la separación de pista, mayor era la magnitud de la tensión, es decir, 31 MPa, 135 MPa y 191 MPa en la dirección longitudinal cuando se depositaron con separaciones de pista de 1 mm, 2 mm y 3 mm, respectivamente. Los tratamientos térmicos indujeron microestructuras variadas en los recubrimientos LACS, abarcando fase alfa completamente equiaxial o lamelar dentro de la fase beta, o una microestructura bimodal, con características vinculadas a las variaciones de separación de pista. Las contribuciones clave de este estudio incluyen una mejor adhesión del recubrimiento al sustrato a través de una extensa mezcla interfacial, una reducción sustancial en la porosidad del área de sección transversal en comparación con CS, información sobre los efectos de las tensiones residuales y, en última instancia, el avance en la comprensión de LACS y sus posibles ventajas sobre el proceso CS convencional.
Descripción
En este estudio, se ha investigado la pulverización en frío asistida por láser (LACS) de la aleación de titanio Ti6Al4V sobre sustratos de Ti6Al4V en dos fases: (i) depósitos de pista única en sustratos precalentados a 400 degreesC, 600 degreesC y 800 degreesC, respectivamente, y (ii) depósitos de capa única (multi-pista) en sustratos precalentados a 600 degreesC con tres diferentes separaciones de pista (1 mm, 2 mm y 3 mm). Las microestructuras en sección transversal de los depósitos de pista única mostraron un contacto íntimo en las interfaces, especialmente una mezcla interfacial extensa para las muestras con precalentamiento del sustrato a 600 degreesC y 800 degreesC. Se encontró que el contenido de porosidad en el área de sección transversal en los recubrimientos LACS de capa única era de alrededor del 0.4%, lo cual es significativamente menor que el proceso estándar o convencional de pulverización en frío (CS) que tiene aproximadamente un 2.3% de porosidad. La microestructura revela que el proceso LACS ha mejorado la adhesión y cohesión de los depósitos, además de las otras ventajas del proceso CS. Se encontró que los valores promedio de microdureza de los depósitos LACS estaban en el rango de 388-403 HV (la mayor dureza con la menor separación de pista), lo que es aproximadamente un 6-10% menor que el de los depósitos CS sin precalentamiento del sustrato por láser. Se encontraron tensiones residuales de tracción en los tres recubrimientos LACS, lo que se debió a la elevada temperatura del gas del proceso junto con la alta entrada de calor durante el precalentamiento láser del sustrato. Se observó que cuanto mayor era la separación de pista, mayor era la magnitud de la tensión, es decir, 31 MPa, 135 MPa y 191 MPa en la dirección longitudinal cuando se depositaron con separaciones de pista de 1 mm, 2 mm y 3 mm, respectivamente. Los tratamientos térmicos indujeron microestructuras variadas en los recubrimientos LACS, abarcando fase alfa completamente equiaxial o lamelar dentro de la fase beta, o una microestructura bimodal, con características vinculadas a las variaciones de separación de pista. Las contribuciones clave de este estudio incluyen una mejor adhesión del recubrimiento al sustrato a través de una extensa mezcla interfacial, una reducción sustancial en la porosidad del área de sección transversal en comparación con CS, información sobre los efectos de las tensiones residuales y, en última instancia, el avance en la comprensión de LACS y sus posibles ventajas sobre el proceso CS convencional.