{"id":1663,"date":"2024-09-29T14:59:15","date_gmt":"2024-09-29T06:59:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dptek.com\/?p=1663"},"modified":"2024-09-29T14:59:17","modified_gmt":"2024-09-29T06:59:17","slug":"3d-dayin-xin-tu-po","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dptek.com\/fr\/repository\/3d-dayin-xin-tu-po\/","title":{"rendered":"Une nouvelle avanc\u00e9e dans l'impression 3D. Deuxi\u00e8me \u00e9tude scientifique de 2024 !"},"content":{"rendered":"

Le deuxi\u00e8me article de Science dans le domaine de la technologie d'impression 3D en 2024 a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 le 8 f\u00e9vrier.

venir de (un lieu)Universit\u00e9 du Queensland, Australie<\/strong>(Jingqi Zhang et al,)Universit\u00e9 de Chongqing<\/strong>(Ziyong Hou, Xiaoxu Huang),Universit\u00e9 technique du Danemark<\/strong>L'\u00e9quipe conjointe a publi\u00e9 un article intitul\u00e9 \"Ultrauniform, strong, and ductile 3D-printed titanium alloy through bifunctional alloy design\". Alliage de titane imprim\u00e9 en 3D ultrauniforme, solide et ductile gr\u00e2ce \u00e0 la conception d'un alliage bifonctionnel\".Alliage de titane pr\u00e9par\u00e9 par impression 3D<\/strong>Avec une limite d'\u00e9lasticit\u00e9 de 926 MPa et une ductilit\u00e9 de 261 TP3T, un \u00e9quilibre entre r\u00e9sistance et ductilit\u00e9 est atteint.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Contexte de la recherche<\/strong>De gros grains colonnaires et des phases in\u00e9galement r\u00e9parties apparaissent souvent lors de l'impression 3D de m\u00e9taux, ce qui se traduit par des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques in\u00e9gales, voire m\u00e9diocres. La recherche porte sur une strat\u00e9gie de conception qui permet une approche directe pour obtenir une r\u00e9sistance \u00e9lev\u00e9e et des propri\u00e9t\u00e9s coh\u00e9rentes des alliages de titane par impression 3D. Il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que l'ajout de molybd\u00e8ne (Mo) au m\u00e9lange de poudres m\u00e9talliques renfor\u00e7ait la stabilit\u00e9 des phases et am\u00e9liorait l'uniformit\u00e9 des propri\u00e9t\u00e9s de r\u00e9sistance, de ductilit\u00e9 et de r\u00e9sistance \u00e0 la traction des alliages imprim\u00e9s en 3D.<\/p>\n\n\n\n

Les propri\u00e9t\u00e9s non uniformes des alliages m\u00e9talliques imprim\u00e9s en 3D s'expliquent principalement par les raisons suivantes<\/strong>Dans un processus d'impression 3D couche par couche, typiquement avec 103<\/sup>-108<\/sup>La vitesse de refroidissement \u00e9lev\u00e9e de K\/s cr\u00e9e un gradient thermique important pr\u00e8s du bord et du fond de la piscine de fusion o\u00f9 la poudre de m\u00e9tal est fondue. Le gradient thermique induit une croissance \u00e9pitaxiale des grains le long de l'interface entre le mat\u00e9riau nouvellement fondu et le mat\u00e9riau solide situ\u00e9 en dessous, les grains croissant vers le centre de la piscine de fusion. Les cycles de chauffage et de refonte partielle pendant l'impression multicouche conduisent finalement \u00e0 la formation de gros grains colonnaires et de phases in\u00e9galement r\u00e9parties, deux ph\u00e9nom\u00e8nes ind\u00e9sirables car ils peuvent entra\u00eener une anisotropie et une d\u00e9gradation des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques.<\/p>\n\n\n\n

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R\u00e9sistance-ductilit\u00e9 de divers mat\u00e9riaux m\u00e9talliques<\/p>\n<\/div><\/div>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Les alliages de titane sont l'un des mat\u00e9riaux d'impression 3D m\u00e9talliques les plus utilis\u00e9s. Dans les applications techniques \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, les alliages de titane appropri\u00e9s pr\u00e9sentent g\u00e9n\u00e9ralement un allongement \u00e0 la traction de 10 \u00e0 25 %, ce qui t\u00e9moigne d'une bonne fiabilit\u00e9 du mat\u00e9riau. Alors qu'une plus grande \u00e9longation (ductilit\u00e9) facilite le formage et est pr\u00e9f\u00e9rable dans certaines applications, une plus grande r\u00e9sistance dans cette gamme d'\u00e9longation est souvent pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e pour supporter les charges m\u00e9caniques. L'\u00e9quilibre entre la r\u00e9sistance et la ductilit\u00e9 a toujours d\u00fb \u00eatre pris en compte dans les techniques de fabrication conventionnelles et additives pour le traitement des mat\u00e9riaux m\u00e9talliques.<\/p>\n\n\n\n

Strat\u00e9gies et limites pour am\u00e9liorer la r\u00e9sistance et la ductilit\u00e9<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il existe plusieurs strat\u00e9gies pour am\u00e9liorer la r\u00e9sistance et la ductilit\u00e9 des alliages imprim\u00e9s en 3D.<\/strong>. Il s'agit notamment de l'optimisation de la conception de l'alliage, du contr\u00f4le du processus, du renforcement des joints de grains fins et de la modification de la microstructure des grains, mais aussi de la suppression des phases ind\u00e9sirables (fragiles), de l'introduction de deuxi\u00e8mes phases et du post-traitement. Actuellement, la recherche visant \u00e0 r\u00e9soudre les probl\u00e8mes des cristaux colonnaires et des phases ind\u00e9sirables se concentre sur le dopage in situ d'\u00e9l\u00e9ments pour modifier la microstructure et la composition des phases. Cette approche favorise \u00e9galement la formation de cristaux isom\u00e9triques, c'est-\u00e0-dire de structures dont la taille des grains est \u00e0 peu pr\u00e8s \u00e9gale le long des axes longitudinal et transversal. L'alliage in situ est un moyen prometteur de surmonter l'\u00e9quilibre entre la r\u00e9sistance et la ductilit\u00e9.En particulier dans les technologies d'impression 3D telles que la fusion sur lit de poudre et le d\u00e9p\u00f4t d'\u00e9nergie dirig\u00e9e.<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

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Les chercheurs ont \u00e9tudi\u00e9 la morphologie des grains et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques en ajoutant diff\u00e9rents \u00e9l\u00e9ments aux alliages imprim\u00e9s en 3D. Par exemple, le dopage de particules nanoc\u00e9ramiques d'hydrure de zirconium dans des alliages d'aluminium non imprimables a permis d'obtenir des mat\u00e9riaux imprimables et exempts de fissures, avec une microstructure de grain \u00e9quiaxiale affin\u00e9e et des propri\u00e9t\u00e9s de traction comparables \u00e0 celles des mat\u00e9riaux corroy\u00e9s. Pour les alliages de titane, cependant, les affineurs de grains disponibles dans le commerce ont g\u00e9n\u00e9ralement un effet limit\u00e9 sur la structure des grains. Les m\u00e9canismes d'affinage des alliages de titane, en particulier la transition colonnaire \u00e0 isom\u00e9trique pendant la solidification de l'impression 3D, ont \u00e9t\u00e9 largement \u00e9tudi\u00e9s, mais les limites d'efficacit\u00e9 demeurent. Les tentatives pour surmonter cet obstacle comprennent la variation des param\u00e8tres de traitement, les applications ultrasoniques \u00e0 haute intensit\u00e9, l'introduction de structures h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes souhait\u00e9es par la conception de l'alliage, l'ajout de solut\u00e9s en tant qu'affineurs de grains sur les sites de nucl\u00e9ation h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes, et l'incorporation de solut\u00e9s ayant une capacit\u00e9 de surfusion \u00e9lev\u00e9e. Des \u00e9l\u00e9ments tels que les \u00e9l\u00e9ments stabilisateurs \u03b2-eutectiques Cu, Fe, Cr, Co et Ni, qui limitent la solubilit\u00e9 dans le titane.<\/p>\n\n\n\n

De nouvelles recherches conduisent \u00e0 des avanc\u00e9es majeures<\/strong>Au lieu d'utiliser des \u00e9l\u00e9ments stabilisateurs \u03b2-eutectiques, qui peuvent conduire \u00e0 la formation d'eutectiques interm\u00e9talliques fragiles dans les alliages de titane, les chercheurs ont choisi le Mo du groupe \u03b2-homocristallin [comprenant le niobium (Nb), le tantale (Ta) et le vanadium (V)] pour le Ti-5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr). Au cours du processus d'alliage in situ, le molybd\u00e8ne est transport\u00e9 avec pr\u00e9cision dans le bain de fusion et agit comme un noyau d'ensemencement pour la formation et l'affinement des cristaux au cours de chaque couche de balayage.L'additif Mo favorise la transition de grands cristaux colonnaires \u00e0 de fines structures colonnaires \u00e9quiaxes et \u00e9troites.Mo stabilise \u00e9galement la phase \u03b2 souhait\u00e9e et inhibe la formation d'une h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 de phase au cours du cycle thermique.
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Caract\u00e9risation de l'alliage de titane Ti-5553 dop\u00e9 au Mo<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n


Les chercheurs ont compar\u00e9 la limite d'\u00e9lasticit\u00e9 et l'allongement \u00e0 la rupture du Ti-5553+5Mo avec le Ti-5553 (ainsi que le Ti-55531 et le Ti-55511) produit \u00e0 l'\u00e9tat L-PBF et soumis \u00e0 un traitement thermique apr\u00e8s impression. Compar\u00e9 au Ti-5553 et \u00e0 ses alliages similaires \u00e0 l'\u00e9tat fabriqu\u00e9, le Ti-5553+5Mo pr\u00e9sente une limite d'\u00e9lasticit\u00e9 comparable mais une ductilit\u00e9 nettement am\u00e9lior\u00e9e. Le traitement thermique post-impression est couramment utilis\u00e9 pour \u00e9quilibrer les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques du Ti-5553 produit par L-PBF. Bien que des limites d'\u00e9lasticit\u00e9 \u00e9lev\u00e9es (>1100 MPa) puissent \u00eatre atteintes dans certaines conditions de traitement thermique, la ductilit\u00e9 se d\u00e9t\u00e9riore g\u00e9n\u00e9ralement de mani\u00e8re significative avec un allongement \u00e0 la rupture <10%, ce qui limite l'utilisation dans des applications critiques pour la s\u00e9curit\u00e9. Par exemple, Ti6Al4V, le "cheval de bataille" de l'industrie du titane, a un allongement \u00e0 la rupture minimum recommand\u00e9 de 101 TP3 T. En revanche, sans avoir besoin d'un traitement thermique en aval, les pi\u00e8ces directement imprim\u00e9es du mat\u00e9riau Ti-5553+5Mo, L-PBF, pr\u00e9sentent un excellent \u00e9quilibre entre r\u00e9sistance et ductilit\u00e9, ce qui les distingue d'alliages similaires. En fin de compte, les chercheurs ont utilis\u00e9 cette strat\u00e9gie pour fabriquer des pi\u00e8ces en Ti-5553+5Mo.Mat\u00e9riau pr\u00e9sentant une excellente uniformit\u00e9 des propri\u00e9t\u00e9s, une limite d'\u00e9lasticit\u00e9 de 926MPa, un allongement \u00e0 la rupture de 26%.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Microstructure et propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques de Ti-5553 produit par L-PBF<\/p>\n\n\n\n

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Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques du Ti-5553 et du Ti-5553+5Mo produits par L-PBF<\/p>\n\n\n\n


Les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques de Ti-5553+5Mo \u00e9taient exceptionnellement homog\u00e8nes et am\u00e9lior\u00e9es par rapport \u00e0 Ti-5553. La tomographie informatis\u00e9e microfocalis\u00e9e (micro-CT) pour \u00e9valuer la qualit\u00e9 des pi\u00e8ces a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les deux mat\u00e9riaux pr\u00e9sentent des densit\u00e9s tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9es, avec des fractions de volume de pores totales de 0,004024% et 0,001589%, respectivement. Ces densit\u00e9s \u00e9lev\u00e9es sugg\u00e8rent qu'il est peu probable que la porosit\u00e9 soit \u00e0 l'origine des propri\u00e9t\u00e9s de traction tr\u00e8s dispers\u00e9es du Ti-55333 et sont \u00e9galement compatibles avec un degr\u00e9 \u00e9lev\u00e9 de coh\u00e9rence dans les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques du Ti-5553+5Mo. +5Mo grande coh\u00e9rence des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques. Afin de r\u00e9v\u00e9ler l'effet de l'ajout de Mo sur la structure des grains, les chercheurs ont proc\u00e9d\u00e9 \u00e0 une caract\u00e9risation par diffraction par r\u00e9trodiffusion \u00e9lectronique (EBSD) du Ti-5553 et du Ti-5553 dop\u00e9 au Mo.La microstructure du Ti-5553 se compose de grains relativement gros le long de la direction de balayage, qui pr\u00e9sentent une forte trame cristalline. L'ajout de 5,0 wt% Mo \u00e0 Ti-5553 entra\u00eene des changements significatifs dans la structure des grains et la structure cristalline associ\u00e9e. De nombreux grains fins et \u00e9quiaxes (~20 \u03bcm de diam\u00e8tre) sont tr\u00e8s visibles, se formant le long des bords des pistes de balayage de Ti-5553+5Mo. En revanche, la microstructure du Ti-5553+5Mo est caract\u00e9ris\u00e9e par de fins grains \u00e9quiaxes et des cristaux colonnaires \u00e9troits le long de la direction tectonique. Un examen plus approfondi de la microstructure r\u00e9v\u00e8le une distribution p\u00e9riodique de fins grains colonnaires. Contrairement aux cristaux en colonne fortement tiss\u00e9s couvrant plusieurs couches dans le Ti-5553, l'\u00e9chelle de longueur des cristaux en colonne dans le Ti-5553+5Mo est d\u00e9termin\u00e9e par la taille du bain de fusion, et le tissage des cristaux devient al\u00e9atoire et faible.<\/p>\n\n\n\n

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Caract\u00e9risation microstructurale de Ti-5553 et Ti-5553+5Mo<\/p>\n\n\n\n

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Analyse de phase du Ti-5553 et du Ti-5553 dop\u00e9 au molybd\u00e8ne<\/p>\n\n\n\n

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Caract\u00e9risation EBSD d'\u00e9chantillons de fracture en Ti-55535FIN
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Cependant, les chercheurs ont identifi\u00e9 des particules de molybd\u00e8ne non dissoutes dans la microstructure et leur impact potentiel est inconnu. En effet, la pr\u00e9sence al\u00e9atoire de particules non dissoutes dans les strat\u00e9gies d'alliage in situ soul\u00e8ve des inqui\u00e9tudes quant aux propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et \u00e0 la corrosion. Par exemple, la fusion compl\u00e8te des particules d'alliage ajout\u00e9es in situ peut n\u00e9cessiter une \u00e9nergie plus \u00e9lev\u00e9e, et la surchauffe peut entra\u00eener des changements microstructuraux et une d\u00e9t\u00e9rioration des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques. En outre, les propri\u00e9t\u00e9s dynamiques de fatigue et de corrosion caus\u00e9es par des particules de Mo non dissoutes sont inconnues. Bien que le traitement thermique apr\u00e8s impression puisse \u00e9liminer les particules non dissoutes, il peut modifier la microstructure, ce qui peut affecter les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques.<\/p>\n\n\n\n

Dans l'ensemble, la strat\u00e9gie de conception propos\u00e9e dans cette \u00e9tude scientifique ouvre la voie \u00e0 l'exploration de diff\u00e9rentes mati\u00e8res premi\u00e8res de poudres m\u00e9talliques, de diff\u00e9rents syst\u00e8mes d'alliages imprimables, de diff\u00e9rentes techniques d'impression 3D et de l'impression multimat\u00e9riaux avanc\u00e9e. Elle inhibe \u00e9galement la formation de grains colonnaires et emp\u00eache les inhomog\u00e9n\u00e9it\u00e9s de phase ind\u00e9sirables. Ces probl\u00e8mes sont dus \u00e0 des distributions thermiques diff\u00e9rentes, qui sont influenc\u00e9es par les param\u00e8tres d'impression de chaque poudre. La strat\u00e9gie permet \u00e9galement de trouver un \u00e9quilibre entre la r\u00e9sistance et la ductilit\u00e9 \u00e0 l'\u00e9tat imprim\u00e9, minimisant ainsi le besoin de traitements post-impression, des avantages qui conduiront sans aucun doute \u00e0 un boom de la recherche dans le domaine de l'impression 3D.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Une \u00e9quipe conjointe de l'universit\u00e9 du Queensland, de l'universit\u00e9 de Chongqing et de l'universit\u00e9 technique du Danemark a publi\u00e9 un article intitul\u00e9 \"Ultra-homogeneous, high-strength and ductile 3D-printed titanium alloys through bifunctional alloy design\" (Alliages de titane imprim\u00e9s en 3D ultra-homog\u00e8nes, tr\u00e8s r\u00e9sistants et ductiles gr\u00e2ce \u00e0 la conception d'alliages bifonctionnels).<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":1673,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[23],"tags":[24],"class_list":["post-1663","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-repository","tag-zhi-shi-ku"],"acf":[],"yoast_head":"\n3D\u6253\u5370\u65b0\u7a81\u7834\uff012024\u5e74\u7b2c\u4e8c\u7bc7Science\u7814\u7a76\uff01 - \u4e09\u5e1d\u79d1\u6280\u80a1\u4efd\u6709\u9650\u516c\u53f8<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"\u7531\u6606\u58eb\u5170\u5927\u5b66\u3001\u91cd\u5e86\u5927\u5b66\u3001\u4e39\u9ea6\u6280\u672f\u5927\u5b66\u7684\u8054\u5408\u56e2\u961f\u53d1\u8868\u4e86\u9898\u4e3a\u201c\u901a\u8fc7\u53cc\u529f\u80fd\u5408\u91d1\u8bbe\u8ba1\u5b9e\u73b0\u8d85\u5747\u5300\u3001\u9ad8\u5f3a\u5ea6\u4e14\u5177\u6709\u5ef6\u5c55\u6027\u76843D\u6253\u5370\u949b\u5408\u91d1\u201d\u6587\u7ae0\u3002\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.3dptek.com\/fr\/repository\/3d-dayin-xin-tu-po\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"fr_FR\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"3D\u6253\u5370\u65b0\u7a81\u7834\uff012024\u5e74\u7b2c\u4e8c\u7bc7Science\u7814\u7a76\uff01\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"\u7531\u6606\u58eb\u5170\u5927\u5b66\u3001\u91cd\u5e86\u5927\u5b66\u3001\u4e39\u9ea6\u6280\u672f\u5927\u5b66\u7684\u8054\u5408\u56e2\u961f\u53d1\u8868\u4e86\u9898\u4e3a\u201c\u901a\u8fc7\u53cc\u529f\u80fd\u5408\u91d1\u8bbe\u8ba1\u5b9e\u73b0\u8d85\u5747\u5300\u3001\u9ad8\u5f3a\u5ea6\u4e14\u5177\u6709\u5ef6\u5c55\u6027\u76843D\u6253\u5370\u949b\u5408\u91d1\u201d\u6587\u7ae0\u3002\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/www.3dptek.com\/fr\/repository\/3d-dayin-xin-tu-po\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"\u4e09\u5e1d\u79d1\u6280\u80a1\u4efd\u6709\u9650\u516c\u53f8\" \/>\n<meta property=\"article:published_time\" content=\"2024-09-29T06:59:15+00:00\" \/>\n<meta property=\"article:modified_time\" content=\"2024-09-29T06:59:17+00:00\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/www.3dptek.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/2024-nian-di-er-pian-science-yan-jiu.jpg\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:width\" content=\"1080\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:height\" content=\"644\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:type\" content=\"image\/jpeg\" \/>\n<meta name=\"author\" content=\"3dptek\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"\u00c9crit par\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"3dptek\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:label2\" content=\"Dur\u00e9e de lecture estim\u00e9e\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data2\" content=\"3 minutes\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\/\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"https:\/\/www.3dptek.com\/repository\/3d-dayin-xin-tu-po\/\",\"url\":\"https:\/\/www.3dptek.com\/repository\/3d-dayin-xin-tu-po\/\",\"name\":\"3D\u6253\u5370\u65b0\u7a81\u7834\uff012024\u5e74\u7b2c\u4e8c\u7bc7Science\u7814\u7a76\uff01 - 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