Multigraded selective laser melting of Ti6Al4V and In718

Additive Manufacturing, and in particular Selective Laser Melting (SLM), have been subject to a great interest in last years, finding many applications in different industrial fields. Possibility to realize multi-material parts with graded mechanical properties would make SLM even more industrially desirable. This work focused on the development and realization of a new multi-material prototype system, to be integrated to an existing prototype SLM system, consisting in a novel powder mixing system able to change or mix two different powders in situ. Ti6Al4V and Inconel 718 were processed in this work, being two of the most used alloys in the energy industry: thanks to their favorable strength-to-weight ratio (Ti6Al4V) and high temperature resistance (Inconel 718) they find a wide number of applications in production of gas turbines. The feasibility region for the two alloys was explored, in order to determine the optimal process parameters (laser power and scanning speed) to produce fully dense parts. Specimens with full density were characterized in terms of microhardness and microstructure. Parts with different premixed blends of the two alloys were produced: specimens with In718 content above 20%wt showed cracking. Finally specimen with a multi-graded transition were produced.

L’additive manufacturing, ed in particolare il processo di Selective Laser Melting (SLM), hanno riscontrato negli ultimi anni un notevole interesse, trovando impiego in diversi settori industriali. La possibilità di realizzare componenti multi-materiale, con conseguente variazione delle proprietá meccaniche, renderebbe tale processo ancora più appetibile industrialmente. Questo lavoro si è concentrato sullo sviluppo e la realizzazione di un nuovo prototipo, da integrare a bordo di un sistema SLM, capace di gestire due diverse polveri singolarmente, cambiandole o miscelandole in situ. Sono stati processati Ti6Al4V e Inconel 718, due leghe tra le più usate nel settore energetico: grazie al loro favorevole rapporto prestazioni-peso (Ti6Al4V) e la resistenza ad alte temperature (Inconel 718) trovano un grande numero di applicazioni nella produzione di turbogas. Si è indagata la regione di fattibilità per le due leghe, determinando i parametri di processo ottimali (potenza e velocità di scansione) per ottenere parti dense. I provini con densità massima sono stati caratterizzati in termini di microdurezza e microstruttura. Sono stati prodotti campioni con diverse premiscele dei due materiali: provini con contenuto di In718 superiore al 20%wt hanno manifestato cricche. Infine sono stati prodotti campioni con composizione variabile lungo la direzione di crescita.