Abstract:
โลหะผสม Ti58.5Zr31.5Cu10 เนื้อพื้นไทเทเนียมที่ถูกเสริมแรงด้วยเฟส β ถูกขึ้นรูปด้วยวิธีการขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (additive manufacturing) ด้วยการใช้ผงโลหะที่ถูกผสมโดยใช้ผงโลหะบริสุทธิ์ของทั้งสามธาตุ งานวิจัยนี้ทำการศึกษาเกี่ยวกับผลของความหนาแน่นพลังงานที่ใช้ในการขึ้นรูปต่อการผสมกันของโลหะและความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างจุลภาครวมไปถึงเฟสที่เกิดขึ้น ซึ่งถูกตรวจสอบด้วยเทคนิค X-ray diffraction (XRD) Scanning electron microscope (SEM) และ Electron probe micro analyzer (EPMA) โดยผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นพลังงานสูงขึ้นนำไปสู่การตกผลึกมากขึ้น ในขณะที่ความหนาแน่นพลังงานต่ำกว่ามีแนวโน้มที่จะส่งผลให้เกิดโลหะผสมที่มีเนื้อพื้นอสัณฐาน (BMGC) และ เฟสยูเทคติค โดยโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมที่มีเนื้อพื้นอสัณฐาน ประกอบด้วยเฟส β ที่มีลักษณะเดนไดรท์และโครงสร้างอสัณฐานในบริเวณช่องว่างระหว่างเดนไดรท์ (interdendritic region) ธาตุ Ti เกิดการรวมตัวจำนวนมากบริเวณเฟสเนื้อพื้น β ในขณะที่ธาตุ Cu และ Zr รวมตัวกันจำนวนมากบริเวณเฟสอสัณฐานและเฟสยูเทคติค จากการตรวจสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระจายตัวทางเคมีภายในแอ่งน้ำโลหะ พบว่าเมื่อความหนาแน่นพลังงานต่ำจะมีความไม่สม่ำเสมอของธาตุผสม เนื่องจากการขาดการไหลของของเหลวภายในแอ่งน้ำโลหะ ที่เป็นตัวกระตุ้นการผสมกันของธาตุ การจำลองการไหลของของไหลด้วยความร้อนตามหลักการพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ได้ถูกดำเนินการเพื่อจำลองปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นเพื่อตรวจสอบการผสมทางเคมีของธาตุผสม เมื่อความหนาแน่นของพลังงานในการขึ้นรูปสูงขึ้น ความเร็วของการไหลที่ถูกเหนี่ยวนำจะทำหน้าที่กวนสารเคมี ทำให้การผสมกันของธาตุมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่เมื่อความหนาแน่นพลังงานต่ำลง การผสมของธาตุค่อนข้างจำกัดเนื่องจากการไหลเวียนของของไหลน้อยลง ส่งผลให้องค์ประกอบทางเคมีไม่สม่ำเสมอในบางบริเวณ อัตราการเย็นตัวที่สูงขึ้นยังพบได้ในแบบจำลองในสภาพที่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า ความแปรผันขององค์ประกอบทางเคมีที่ไม่สม่ำเสมอในบางบริเวณนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีการรวมตัวของธาตุ Cu และ Zr สูง นำไปสู่การเกิดความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างจุลภาคของ BMGC และเฟสยูเทคติก งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของของไหลภายในแอ่งน้ำโลหะของผงโลหะที่ถูกผสมโดยใช้ผงโลหะบริสุทธิ์ที่ถูกขึ้นรูปด้วยวิธีการขึ้นรูปแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ ซึ่งอาจนำไปสู่การปรับปรุงและพัฒนาโครงสร้างจุลภาคให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการผลิตโลหะผสมเนื้อพื้นไทเทเนียมที่ถูกเสริมแรงด้วยเฟสต่างๆ
