Static and fatigue characterization of Ti-6Al-4V manufactured by electron beam melting

Ti-6Al-4V samples were manufactured via electron beam melting (EBM), which is an additive manufacturing technology, and their tensile and fatigue characteristics were investigated in this research. Fracture surfaces of some fatigue specimens were also analyzed via scanning electron microscopy (SEM). Tensile specimens were produced in two different orientations (parallel to powder deposition direction, and perpendicular to powder deposition direction) to investigate the effects of building orientation on tensile characteristics. Also, relationships between building position, sample density, and tensile characteristics were investigated. Fatigue samples were manufactured along XY, and Z axes to study effects of building direction on fatigue properties. Also, aging, and stress relief post processes were applied to the fatigue specimens. Finally, fatigue properties were compared to traditionally built Ti-6Al-4V. Tensile properties were found to be higher than traditionally produced specimens, and some correlation between building orientation, building position, density, and tensile properties were observed. Fatigue performance of EBM built specimens were found to be slightly better than traditionally built specimens (MIL-HDBK-5H). Fatigue properties of the specimens built in Z direction were found to be better than specimens built in XY direction.

In questa ricerca, campioni di Ti-6Al-4V sono stati prodotti mediante fusione a fascio di elettroni (EBM), che è una tecnologia di produzione additiva, e le loro caratteristiche di trazione e fatica sono state studiate. Anche le superfici di frattura di alcuni campioni di fatica sono state analizzate mediante microscopia elettronica a scansione (SEM). I campioni di trazione sono stati prodotti in due diversi orientamenti (paralleli alla direzione di deposizione della polvere e perpendicolare alla direzione di deposizione della polvere) per studiare gli effetti dell'orientamento di costruzione sulle caratteristiche di trazione. Inoltre, sono state studiate le relazioni tra la posizione del campione nell’area di stampa, la densità del campione e le caratteristiche di trazione. I campioni di fatica sono stati prodotti lungo gli assi XY e Z per studiare gli effetti della direzione di costruzione sulle proprietà di fatica. Inoltre, ai campioni di fatica sono stati trattati termicamente tramite processi di invecchiamento e di distensione. Infine, le proprietà di fatica dei campioni in lega Ti-6Al-4V ottenuti tramite EBM sono state confrontate con quelle relative a processi di produzione standard. Le proprietà tensili sono risultate più elevate rispetto ai campioni prodotti tradizionalmente e sono state osservate alcune correlazione tra l'orientamento di costruzione, la posizione e la densità. Le prestazioni di fatica dei campioni costruiti con EBM sono risultate leggermente migliori rispetto ai campioni costruiti tradizionalmente (MIL-HDBK-5H). Le proprietà di fatica degli esemplari costruiti in direzione Z sono risultate migliori rispetto agli esemplari costruiti in direzione XY.