Effect of atmosphere during additive manufacturing on the microstructure of Ti64

Abstract

[EN] Titanium and its alloys, eg. the popular Ti64, exhibits an outstanding combination of high specific strength and high biocompatibility making them an attractive choice for biomedical applications. Additive manufacturing AM of titanium is expected to become increasingly popular in the coming year and is performed under an inert atmosphere of Ar. What is the influence of the atmosphere, e.g. of the presence of N2, on the microstructure and properties of AM titanium? In this project, Ar, N2 and their mixtures will be applied during the AM of Ti64 and the manufactured parts will be characterized for their chemical composition, including N2 content, their microstructure and their hardness. At the end of the project, the student will be able to: (i) work independently and structure a major project, including meeting deadlines and organizing and planning project work (ii) describe the principles for metal additive manufacturing by laser powder bed fusion (iii) describe the microstructure of titanium alloy Ti64 samples manufactured by laser powder bed fusion (iv) perform basic metallographic investigations on titanium alloys; (v) prepare proposals, solutions and documentation in relation to the project work (vi) independently acquire new knowledge and take a critical approach to the acquired knowledge and carry out research of relevant and critical information, and on this basis find the right ways to shed light on the problem in question (vii) communicate technical, theoretical information and results in written, visual / graphic and oral form.

[ES] El titanio y sus aleaciones, como la popular Ti64, exhiben una combinación excepcional de alta resistencia específica y alta biocompatibilidad, lo que los convierte en una opción atractiva para aplicaciones biomédicas. Se espera que la fabricación aditiva AM de titanio se vuelva cada vez más popular en los próximos años y se realice bajo una atmósfera inerte de Ar. ¿Cuál es la influencia de la atmósfera, por ejemplo, de la presencia de N2, en la microestructura y propiedades del titanio AM? En este proyecto, se aplicarán Ar, N2 y sus mezclas durante la fabricación AM de Ti64 y se caracterizarán las piezas fabricadas por su composición química, incluido el contenido de N2, su microestructura y su dureza. Al final del proyecto, el estudiante podrá: (i) trabajar de forma independiente y estructurar un proyecto importante, incluyendo cumplir con los plazos y organizar y planificar el trabajo del proyecto; (ii) describir los principios de la fabricación aditiva de metales por fusión de polvo láser; (iii) describir la microestructura de las muestras de aleación de titanio Ti64 fabricadas por fusión de polvo láser; (iv) realizar investigaciones metalográficas básicas en aleaciones de titanio; (v) preparar propuestas, soluciones y documentación en relación con el trabajo del proyecto; (vi) adquirir de forma independiente nuevos conocimientos y adoptar un enfoque crítico hacia el conocimiento adquirido y llevar a cabo investigaciones de información relevante y crítica, y sobre esta base encontrar las formas adecuadas para aclarar el problema en cuestión; (vii) comunicar información técnica, teórica y resultados en forma escrita, visual/gráfica y oral.

[CA] El titani i els seus aliatges, com la popular Ti64, exhibeixen una combinació excepcional d'alta resistència específica i alta biocompatibilitat, la qual cosa els converteix en una opció atractiva per a aplicacions biomèdiques. S'espera que la fabricació additiva AM de titani es torne cada vegada més popular en els pròxims anys i es realitze sota una atmosfera inerta de Ar. Quina és la influència de l'atmosfera, per exemple, de la presència de N2, en la microestructura i propietats del titani AM? En este projecte, s'aplicaran Ar, N2 i les seues mescles durant la fabricació AM de Ti64 i es caracteritzaran les peces fabricades per la seua composició química, inclòs el contingut de N2, la seua microestructura i la seua duresa. Al final del projecte, l'estudiant podrà: (i) treballar de manera independent i estructurar un projecte important, incloent complir amb els terminis i organitzar i planificar el treball del projecte; (ii) descriure els principis de la fabricació additiva de metalls per fusió de pols làser; (iii) descriure la microestructura de les mostres d'aliatge de titani Ti64 fabricades per fusió de pols làser; (iv) realitzar investigacions metal·logràfiques bàsiques en aliatges de titani; (v) preparar propostes, solucions i documentació en relació amb el treball del projecte; (vaig veure) adquirir de manera independent nous coneixements i adoptar un enfocament crític cap al coneixement adquirit i dur a terme investigacions d'informació rellevant i crítica, i sobre esta base trobar les formes adequades per a aclarir el problema en qüestió; (vii) comunicar informació tècnica, teòrica i resultats en forma escrita, visual/gràfica i oral.