Thermal treatments of titanium- and nickel-based alloys processed by powder bed fusion technology

Abstract

One of the most widely utilised additive manufacturing processes is powder bed fusion, which fabricates complex, custom-designed components directly from powders using a layer-by-layer procedure. This type of additive manufacturing method provides many advantages and benefits over many other additive manufacturing methods, including a comfortable design, the production of final products without the need for any secondary material removal process, and the easy production of complicated parts in a short time with high three-dimensional accuracy and precision. Powder bed fusion has gained widespread use recently for producing high-performance alloys like those based on titanium and nickel. Despite the advantageous characteristics of powder bed fusion-processed products, they still suffer from poor mechanical properties, low density, porosity, and other defects. Accordingly, post-process thermal and heat treatments significantly improve the overall properties. This study aims to provide an overview of how heat treatment procedures can enhance the properties and performance of powder bed fusion-processed Ti- and Ni-based alloys. Accordingly, stress-relieving, quenching/hardening, annealing/recrystallization, and thermo-mechanical heat treatments have been investigated, which can have a significant impact on the structure-property performance of powder bed fusion-processed Ti- and Ni-based alloys. The heat treatment greatly influences the evolution of the microstructure and the production of new phases. L'un des proc & eacute;d & eacute;s de fabrication additive les plus utilis & eacute;s est la fusion sur lit de poudre, qui fabrique des composants complexes con & ccedil;us sur mesure directement & agrave; partir de poudres en utilisant une proc & eacute;dure couche par couche. Ce type de m & eacute;thode de fabrication additive pr & eacute;sente de nombreux avantages et b & eacute;n & eacute;fices par rapport & agrave; plusieurs autres m & eacute;thodes de fabrication additive, dont une conception confortable, la production de produits finaux sans n & eacute;cessiter tout autre proc & eacute;d & eacute; secondaire d'enl & egrave;vement de mat & eacute;riel et la production facile de pi & egrave;ces compliqu & eacute;es en peu de temps avec haute exactitude et pr & eacute;cision tridimensionnelles. La fusion sur lit de poudre a r & eacute;cemment gagn & eacute; en popularit & eacute; pour produire des alliages hautes performances comme ceux bas & eacute;s sur le titane et le nickel. En d & eacute;pit des caract & eacute;ristiques avantageuses des produits trait & eacute;s par fusion sur lit de poudre, ils souffrent toujours de mauvaises propri & eacute;t & eacute;s m & eacute;caniques, d'une faible densit & eacute;, de porosit & eacute; et d'autres d & eacute;fauts. On peut conclure que les traitements thermiques post- traitement am & eacute;liorent de mani & egrave;re importante les propri & eacute;t & eacute;s globales. Cette & eacute;tude, pour la premi & egrave;re fois, vise & agrave; pr & eacute;senter un aper & ccedil;u de la mani & egrave;re dont les proc & eacute;dures de traitement thermique peuvent am & eacute;liorer les propri & eacute;t & eacute;s et la performance des alliages & agrave; base de Ti et de Ni trait & eacute;s par fusion sur lit de poudre. Ainsi, on a & eacute;tudi & eacute; des traitements thermiques de recuit de d & eacute;tente, de trempe/durcissement, de recuit/recristallisation et thermom & eacute;caniques, qui peuvent avoir un impact important sur les performances structure/propri & eacute;t & eacute; des alliages & agrave; base de Ti et de Ni trait & eacute;s par fusion sur lit de poudre. On a d & eacute;duit que le traitement thermique influence grandement l'& eacute;volution de la microstructure et la production de nouvelles phases. & Eacute;galement, les conditions de proc & eacute;dure, ainsi que la temp & eacute;rature et la dur & eacute;e du traitement thermique, sont des facteurs cruciaux dans les composants fabriqu & eacute;s par fusion sur lit de poudre apr & egrave;s traitement.