Effects of heat treatment and build orientation on the mechanical properties of Ti-6Al-4V manufactured by selective laser melting

Recent studies have shown that mechanical behaviors of the SLM-fabricated Ti-6Al-4V parts are different compared to conventionally produced parts using the same material. Ti-6Al-4V parts produced by using the additive manufacturing technique selective laser melting generally exhibits poor ductility because of their fine martensitic microstructure. Specific and suitable strategy of post heat treatment and selection of build orientation can be established for as-fabricated samples in order to alter their mechanical properties in terms of microstructural control. This study was conducted to comprehensively investigate effects of build orientation and heat treatment on the mechanical properties of the selective laser melting fabricated Ti-6Al-4V samples. Renishaw AM250 SLM machine was implemented to create 2 builds of samples built in three different build orientation with two distinct thicknesses. They were post treated by using three different heat treatment techniques and tensile tested. Throughout the investigation of the near fully dense samples, it was found that the build orientation and heat treatment affect the tensile properties. The samples were studied by using various microscopy techniques including electron backscattered diffraction (EBSD) and secondary electron to understand phase composition and explain the typical fracture features.

Studi recenti hanno dimostrato che i comportamenti meccanici delle parti Ti-6Al-4V prodotte con SLM sono differenti rispetto alle parti prodotte convenzionalmente che utilizzano lo stesso materiale. Le parti in Ti-6Al-4V prodotte utilizzando la tecnica di produzione additiva, la fusione laser selettiva generalmente mostra una scarsa duttilità a causa della loro microstruttura martensitica fine. È possibile stabilire una strategia specifica e adeguata di post-trattamento termico e selezione dell'orientamento della costruzione per i campioni fabbricati al fine di alterare le loro proprietà meccaniche in termini di controllo microstrutturale. Questo studio è stato condotto per esaminare in modo completo gli effetti dell'orientamento della costruzione e del trattamento termico sulle proprietà meccaniche dei campioni di Ti-6Al-4V fabbricati con fusione laser selettiva. La macchina Renishaw AM250 SLM è stata implementata per creare 2 build di campioni costruiti in tre diversi orientamenti di costruzione con due spessori distinti. Sono stati sottoposti a post-trattamento utilizzando tre diverse tecniche di trattamento termico e sottoposti a prove di trazione. Durante lo studio dei campioni quasi completamente densi, è stato riscontrato che l'orientamento della costruzione e il trattamento termico influenzano le proprietà di trazione. I campioni sono stati studiati utilizzando varie tecniche di microscopia tra cui la diffrazione elettronica a retrodiffusione (EBSD) e l'elettrone secondario per comprendere la composizione di fase e spiegare le caratteristiche tipiche della frattura.