Published October 4, 2022 | Version v1
Publication Open

Effect of scanning strategy on microstructure and mechanical properties of a biocompatible Ti–35Nb–7Zr–5Ta alloy processed by laser-powder bed fusion

Creators

  • 1. Universidade Federal de São Carlos
  • 2. Instituto de Soldadura e Qualidade
  • 3. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research

Description

Abstract The influence of scanning strategy (SS) on microstructure and mechanical properties of a Ti–35Nb–7Zr–5Ta alloy processed by laser-powder bed fusion (L-PBF) is investigated for the first time. Three SSs are considered: unidirectional-Y; bi-directional with 79° rotation (R79); and chessboard (CHB). The SSs affect the type and distribution of pores. The highest relative densities and more homogeneous distribution of pores are obtained with R79 and CHB scanning strategies, whereas aligned pores are formed in the unidirectional-Y. The SSs show direct influence on the crystallographic texture with unidirectional-Y strategy showing fiber texture. The R79 strategy results in a weak texture and the CHB scanning strategy forms a randomly oriented heterogeneous grain structure. The lowest Young modulus is obtained with the unidirectional-Y strategy, whereas the R79 strategy results in the highest yield strength. It is shown that the SSs may be used for tuning the microstructure of a beta-Ti alloy in L-PBF. Graphical abstract

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ملخص يتم التحقيق في تأثير استراتيجية المسح الضوئي (SS) على البنية المجهرية والخصائص الميكانيكية لسبائك Ti -35Nb -7Zr -5Ta المعالجة بواسطة اندماج طبقة مسحوق الليزر (L - PBF) لأول مرة. تعتبر ثلاثة SSs: أحادي الاتجاه- Y ؛ ثنائي الاتجاه مع دوران 79درجة (R79 )؛ ورقعة الشطرنج (CHB). يؤثر SSs على نوع المسام وتوزيعها. يتم الحصول على أعلى كثافة نسبية وتوزيع أكثر تجانساً للمسام باستخدام استراتيجيات المسح R79 و CHB، في حين تتشكل المسام المحاذاة في أحادية الاتجاه Y. تُظهر SSs تأثيراً مباشراً على النسيج البلوري مع استراتيجية أحادية الاتجاه Y تظهر نسيج الألياف. ينتج عن استراتيجية R79 نسيج ضعيف وتشكل استراتيجية المسح CHB بنية حبيبية غير متجانسة موجهة بشكل عشوائي. يتم الحصول على أدنى معامل يونج باستخدام استراتيجية أحادية الاتجاه Y، في حين أن استراتيجية R79 تؤدي إلى أعلى قوة إنتاجية. يتضح أنه يمكن استخدام SSs لضبط البنية المجهرية لسبائك بيتا- تي في L - PBF. ملخص رسومي

Translated Description (French)

Résumé L'influence de la stratégie de balayage (SS) sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'un alliage Ti-35Nb-7Zr-5Ta traité par fusion laser-lit de poudre (L-PBF) est étudiée pour la première fois. Trois SS sont considérés : unidirectionnel-Y ; bidirectionnel avec rotation de 79° (R79) ; et échiquier (CHB). Les SS affectent le type et la distribution des pores. Les densités relatives les plus élevées et une distribution plus homogène des pores sont obtenues avec les stratégies de balayage R79 et CHB, tandis que les pores alignés sont formés dans le Y unidirectionnel. Les SS montrent une influence directe sur la texture cristallographique avec une stratégie Y unidirectionnelle montrant la texture des fibres. La stratégie R79 se traduit par une texture faible et la stratégie de numérisation CHB forme une structure de grain hétérogène orientée aléatoirement. Le module de Young le plus bas est obtenu avec la stratégie unidirectionnelle Y, tandis que la stratégie R79 se traduit par la limite d'élasticité la plus élevée. Il est montré que les SS peuvent être utilisés pour le réglage de la microstructure d'un alliage bêta-Ti dans le L-PBF. Résumé graphique

Translated Description (Spanish)

Resumen La influencia de la estrategia de escaneo (SS) en la microestructura y las propiedades mecánicas de una aleación de Ti–35Nb–7Zr–5Ta procesada por fusión de lecho de polvo láser (L-PBF) se investiga por primera vez. Se consideran tres SS: unidireccional-Y; bidireccional con rotación de 79° (R79); y tablero de ajedrez (CHB). Los SS afectan el tipo y la distribución de los poros. Las densidades relativas más altas y la distribución más homogénea de los poros se obtienen con las estrategias de escaneo R79 y CHB, mientras que los poros alineados se forman en la Y unidireccional. Los SS muestran una influencia directa en la textura cristalográfica con la estrategia Y unidireccional que muestra la textura de la fibra. La estrategia R79 da como resultado una textura débil y la estrategia de escaneo CHB forma una estructura de grano heterogénea orientada aleatoriamente. El módulo de Young más bajo se obtiene con la estrategia unidireccional-Y, mientras que la estrategia R79 da como resultado el límite elástico más alto. Se muestra que los SS se pueden utilizar para ajustar la microestructura de una aleación beta-Ti en L-PBF. Resumen gráfico

Files

s43578-022-00735-7.pdf.pdf

Files (2.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7b334374fd25d61c35baaeb540b36288
2.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير استراتيجية المسح على البنية المجهرية والخصائص الميكانيكية لسبائك Ti -35Nb -7Zr -5Ta المتوافقة حيوياً والتي تتم معالجتها بواسطة اندماج سرير مسحوق الليزر
Translated title (French)
Effet de la stratégie de balayage sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'un alliage biocompatible Ti-35Nb-7Zr-5Ta traité par fusion laser-lit de poudre
Translated title (Spanish)
Efecto de la estrategia de escaneo en la microestructura y las propiedades mecánicas de una aleación biocompatible Ti–35Nb–7Zr–5Ta procesada por fusión de lecho de polvo láser

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4301178921
DOI
10.1557/s43578-022-00735-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4236061742 (Other)
https://openalex.org/W4235293705 (Other)
https://openalex.org/W3034004968 (Other)
https://openalex.org/W2383621719 (Other)
https://openalex.org/W2373500183 (Other)
https://openalex.org/W2362000966 (Other)
https://openalex.org/W2358755447 (Other)
https://openalex.org/W2042153875 (Other)
https://openalex.org/W2037778744 (Other)
https://openalex.org/W2022300287 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1179594836
  • https://openalex.org/W1910044559
  • https://openalex.org/W2008158617
  • https://openalex.org/W2036753587
  • https://openalex.org/W2051936016
  • https://openalex.org/W2052322051
  • https://openalex.org/W2069238680
  • https://openalex.org/W2082725023
  • https://openalex.org/W2098459033
  • https://openalex.org/W2112042205
  • https://openalex.org/W2121036787
  • https://openalex.org/W2192772080
  • https://openalex.org/W2339792109
  • https://openalex.org/W2346266503
  • https://openalex.org/W2408860057
  • https://openalex.org/W2584375186
  • https://openalex.org/W2762367303
  • https://openalex.org/W2767197857
  • https://openalex.org/W2771317126
  • https://openalex.org/W2801247064
  • https://openalex.org/W2805732101
  • https://openalex.org/W2894243922
  • https://openalex.org/W2897234932
  • https://openalex.org/W2903227821
  • https://openalex.org/W2911927254
  • https://openalex.org/W2994923040
  • https://openalex.org/W3023302576
  • https://openalex.org/W3159281527
  • https://openalex.org/W3195627029
  • https://openalex.org/W3212333373
  • https://openalex.org/W4225344259
  • https://openalex.org/W4229616429