Processo de fabricação por SLM da liga de titânio Ti6Al4V: das propriedades do material à fabricação de peças de alto desempenho

Introdução: A importância da liga de titânio Ti6Al4V

A liga de titânio Ti6Al4V (TC4) é um dos materiais mais amplamente utilizados, apresentando alta resistência, baixa densidade, excelente resistência à corrosão e biocompatibilidade. No setor aeroespacial, o Ti6Al4V é usado na fabricação de peças de motores, componentes estruturais e fixadores; na área médica, é utilizado na fabricação de implantes e instrumentos cirúrgicos. A tecnologia SLM (fusão seletiva a laser) permite fabricar estruturas complexas difíceis de serem obtidas pelos processos tradicionais, realizando um projeto integrado de leveza e alto desempenho.

1. Características do material Ti6Al4V

1.1 Propriedades físicas

Densidade de 4,43 g/cm³, ponto de fusão de 1650-1670℃, condutividade térmica de 6,7-7,2 W/(m·K), coeficiente de expansão linear de 8,6×10⁻⁶/K, módulo de elasticidade de 110-115 GPa.

1.2 Propriedades mecânicas (estado forjado)

Resistência à tração de 900-1100 MPa, limite de escoamento de 830-920 MPa, alongamento de 10-15%, dureza de 30-36 HRC, resistência à fadiga de 510-620 MPa.

2. Requisitos das características do pó

Distribuição de tamanho de partículas de 15-45μm, esfericidade >90%, fluidez com ângulo de repouso 50%, teor de oxigênio 99,5%, rugosidade superficial Ra 5-15μm (estado impresso). Resistência à tração no estado impresso de 1100-1250MPa, alongamento de 5-8%; após tratamento térmico, resistência à tração de 950-1050MPa, alongamento de 10-15%.

6. Casos de aplicação prática

Suporte de motor aeroespacial: design otimizado topologicamente com redução de peso de 35%, resistência à tração de 1050 MPa, resistência à fadiga de 600 MPa. Implantes médicos: porosidade da superfície porosa de 60%, tamanho de poro de 300-500μm, boa integração óssea. Estrutura de suporte de satélite: estrutura preenchida em treliça com redução de peso de 50%, rigidez atendendo aos requisitos.

Conclusão

A impressão SLM da liga de titânio Ti6Al4V requer controle rigoroso da qualidade do pó, dos parâmetros do processo e do regime de tratamento térmico. Por meio de uma otimização adequada do processo e do controle de qualidade, é possível fabricar peças estruturais complexas com excelente desempenho.