Сучасна електрометалургія, 2026, №02

2026 №02 (05)

DOI of Article
10.37434/sem2026.02.06

2026 №02 (07)

Сучасна електрометалургія, 2026, #2, 52-56 pages

Особливості формування пористості в сплаві Ti–6Al–4V під час виготовлення за технологією селективного лазерного плавлення

С.В. Аджамський¹, Р.В. Подольський², З.В. Сазанішвілі³, Г.А. Кононенко²

¹Інститут транспортних систем та технологій НАН України. 49000, м. Дніпро, вул. Писаржевського, 5. E-mail: as@alt-print.com
²Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України. 49000, м. Дніпро, пл. Академіка Стародубова, 1
³Національний технічний університет «Дніпровська політехніка». 49005, м. Дніпро, пр. Дмитра Яворницького,19

Реферат
Досліджено особливості формування мікроструктури та геометрії пор у зразках із титанового сплаву Ti–6Al–4V, виготовлених методом селективного лазерного плавлення за раціональних технологічних режимів. Метою дослідження є встановлення закономірностей впливу параметрів SLM-процесу на характер пороутворення та просторове розташування пор відносно траєкторій лазерного сканування. Основними задачами роботи є аналіз мікроструктури матеріалу, кількісна оцінка пористості, визначення розмірів, форми, скупчень і просторового розподілу пор, а також встановлення механізмів їх формування. Дослідження виконано на зразках, отриманих за рекомендованих режимів селективного лазерного плавлення: потужність лазера 195 Вт, швидкість сканування 1000 мм/с, відстань між треками 0,12 мм та товщина шару 40 мкм. Для вивчення мікроструктури використано оптичну мікроскопію, а кількісний аналіз пористості, включно з визначенням площі, еквівалентного діаметра, коефіцієнта сферичності та щільності розподілу пор, проведено з використанням програмного забезпечення ImageJ. Встановлено, що пори характеризуються різною морфологією та утворюють як поодинокі включення, так і локальні скупчення, просторово пов’язані з межами треків та зонами перекриття. Вперше показано наявність кореляції між сферичністю пор та їх розташуванням відносно структури треків: більш сферичні пори локалізуються переважно в центральних зонах ванн розплаву, тоді як витягнуті та неправильної форми пори зосереджені поблизу меж сканування. Отримані результати поглиблюють розуміння механізмів пороутворення в Ti–6Al–4V за SLM та можуть бути використані для подальшої оптимізації технологічних параметрів адитивного виробництва. Бібліогр. 24, табл. 2, рис. 3.
Ключові слова: технологія SLM, Ti–6Al–4V, пори, дискретність, мікроструктура

Отримано 26.02.2026
Отримано у переглянутому вигляді 28.04.2026
Затверджено до друку 20.05.2026
Розміщено онлайн 28.05.2026

Список літератури

1. Tshephe, T.S., Akinwamide, S.O., Olevsky, E., Olubambi, P.A. (2022) Additive manufacturing of titanium-based alloys: A review of methods, properties, challenges, and prospects. Heliyon, 8(3), e09041.
2. Saurabh, A., Meghana, C.M., Singh, P.K., Verma, P.C. (2022) Titanium-based materials: synthesis, properties, and applications. Materials Today: Proceedings, 56, 412–419.
3. Suresh, G., Ramesh, M.R., Srinath, M.S. (2022) Surface engineered titanium alloys for biomedical, automotive, and aerospace applications. In: Advances in processing of lightweight metal alloys and composites: Microstructural characterization and property correlation. Eds by R.V. Vignesh, R. Padmanaban, M. Govindaraju. Singapore, Springer, 89–102.
4. Abd-Elaziem, W., Mohammed, M.M., Yehia, H.M. et al. (2024) Porous titanium for medical implants. Multidisciplinary Materials Chronicles, 1(1), 1–18.
5. Bose, S., Sarkar, N., Jo, Y. (2024) Natural medicine delivery from 3D printed bone substitutes. J. of Controlled Release, 365, 848–875.
6. Li, J., Zhong, H., Cao, B. et al. (2024) Comparative study of 3D-printed porous titanium alloy with rod designs of three different geometric structures for orthopaedic implantation. Acta Metallurgica Sinica, 37, 54–66.
7. Adjamskiy, S., Kononenko, G., Podolskyi, R., Badyuk, S. (2022) Implementation of selective laser melting technology in Ukraine. Kyiv, Naukova Dumka.
8. Li, H., Chen, Z.W., Fiedler, H., Ramezani, M. (2021) Wear behaviour of N ion implanted Ti–6Al–4V alloy processed by selective laser melting. Metals, 11(10), 1639.
9. Leo, J.R.O., Zabeen, S., Fitzpatrick, M.E. et al. (2023) A study on the effects of laser shock peening on the microstructure and substructure of Ti–6Al–4V manufactured by selective laser melting. J. of Materials Processing Technology, 316.
10. Pal, S., Lojen, G., Kokol, V., Drstvenšek, I. (2018) Evolution of metallurgical properties of Ti–6Al–4V alloy fabricated in different energy densities in the selective laser melting technique. J. of Manufacturing Processes, 35, 538–546.
11. Hu, Zh., Nagarajan, B., Song, X. et al. (2019) Formation of SS316L single tracks in micro selective laser melting: surface, geometry, and defects. Advances in Materials Sci. and Eng., Article ID 9451406, 1–9.
12. Letenneur, M., Kreitcberg, A., Brailovski, V. (2019) Optimization of laser powder bed fusion processing using a combination of melt pool modeling and design of experiment approaches: density control. J. of Manufacturing and Materials Processing, 3, 21. DOI: https://doi.org/10.3390/jmmp3010021
13. Roehling, J.D., Perron, A., Fattebert, J.L. et al. (2018) Rapid solidification in bulk Ti–Nb alloys by single-track laser melting. JOM, 70, 1589–1597. DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-018-2920-2
14. Chen, S., Huang, J., Pan, C. et al. (2017) Microstructure and mechanical properties of open-cell porous Ti–6Al–4V fabricated by selective laser melting. J. of Alloys and Compounds, 713, 248–254.
15. Seede, R., Shoukr, D., Zhang, B. et al. (2019) An ultra-high strength martensitic steel fabricated using selective laser melting additive manufacturing: densification, microstructure, and mechanical properties. Acta Materialia, 186. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.12.037
16. Kitano, H., Kusano, M., Tsujii, M. et al. (2021) Process parameter optimization framework for the selective laser melting of Hastelloy X alloy considering defects and solidification crack occurrence. Crystals, 11, 578. DOI: https://doi.org/10.3390/cryst11060578
17. DebRoy, T., Wei, H.L., Zuback, J.S. et al. (2018) Additive manufacturing of metallic components — Process, structure and properties. Progress in Materials Sci., 92, 112–224.
18. Yang, J., Han, J., Yu, H. et al. (2016) Role of molten pool mode on formability, microstructure and mechanical properties of selective laser melted Ti–6Al–4V alloy. Materials & Design, 110, 558–570.
19. Dilip, J.J.S., Zhang, S., Teng, C. (2017) Influence of processing parameters on the evolution of melt pool, porosity, and microstructures in Ti–6Al–4V alloy parts fabricated by selective laser melting. Progress in Additive Manufacturing, 2, 157–167. DOI: https://doi.org/10.11007/s40964-017-0030-2
20. Gibson, I. et al. (2020) Additive manufacturing technologies. Springer.
21. Gong, H., Rafi, K., Gu, H. et al. (2014) Analysis of defect generation in Ti–6Al–4V parts made using powder bed fusion additive manufacturing processes. Additive Manufacturing, 1–4, 87–98.
22. Ghio, E., Cerri, E. (2022) Additive manufacturing of AlSi10Mg and Ti–6Al–4V lightweight alloys via laser powder bed fusion: a review of heat treatments effects. Materials, 15, 2047.
23. Wentian, S., Yude, L., Xuezhi, S. et al. (2018) Beam diameter dependence of performance in thick-layer and high-power selective laser melting of Ti–6Al–4V. Materials, 11(7), 1237.
24. Adjamskiy, S.V., Kononenko, G.A., Podolskyi, R.V. (2021) Application of SLM-technology for manufacture of dental implants from Ti–6Al–4V alloy. Avtomaticheskaya Svarka, 11, 21–27.

Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.