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Microstructural effects on the rotating bending fatigue behavior of Ti–6Al–4V produced via laser powder bed fusion with novel heat treatments

材料科学 热等静压 微观结构 疲劳极限 复合材料 合金 板条 多孔性 弯曲 表面粗糙度 位错 冶金 融合 马氏体 语言学 哲学
作者
Nicholas Derimow,Jake T. Benzing,David Newton,Chad Beamer,Ping Lu,Frank W. DelRio‬,Newell Moser,Orion L. Kafka,Ryan Fishel,Lucas Koepke,C. P. Hadley,Nik Hrabe
出处
期刊:International Journal of Fatigue [Elsevier BV]
卷期号:185: 108362-108362 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.ijfatigue.2024.108362
摘要

The rotating bending fatigue (RBF) behavior (fully reversed, R = −1) of additively manufactured (AM) Ti-6Al-4V alloy produced via laser powder bed fusion (PBF-L) was investigated with respect to different microstructures achieved through novel heat treatments. The investigation herein seeks to elucidate the effect of microstructure by controlling variables that can affect fatigue behavior in Ti-6Al-4V, such as chemistry, porosity, and surface roughness. In order to control these variables, different hot isostatic pressing (HIP) treatments at 800 °C, 920 °C, and 1050 °C with a 920 °C temper were applied to three sets of Ti-6Al-4V cylinders that originated from the same PBF-L build, such that there were 30 tests per condition. After HIP treatment, the specimens were machined and tested. The highest runout stress was achieved after sub-β transus HIP at 800 °C for 2 h at 200 MPa of pressure. A significant drop in fatigue strength was attributed to large prior-β grains and grain boundary α resulting from super-β transus HIP treated specimens. For the sub-β transus HIP specimens, differences in fatigue strength were attributed to α lath thickness, relative dislocation density, and dislocation boundary strengthening.
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