Influence of addition of TiAl particles on microstructural and mechanical property development in Invar 36 processed by laser powder bed fusion

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作者
Chunlei Qiu,Yanjun Liu,Huanhuan Liu
出处
期刊:Additive manufacturing [Elsevier]
卷期号:48: 102457-102457 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.addma.2021.102457
摘要

Invar 36 is well known for its extremely low thermal expansion coefficients at low temperatures. However, its relatively low strengths limit its application as a load-bearing structural material. In this study, powder particles of a titanium aluminide (Ti-48Al-2Cr-2Nb) were mixed with Invar 36 powder particles which were then processed by laser powder bed fusion (L-PBF) with the aim of developing intermetallic nano-particles reinforced Invar 36 by taking advantage of the rapid and localized solidification characteristics of L-PBF. It was found that the addition of 1.5 wt% TiAl powder particles into Invar 36 through L-PBF did not cause pronounced influence on porosity level and grain size but led to mild increase in texture level. It, however, led to significant formation of nano-sized spherical Al2O3 and cuboidal γ-TiAl precipitates which were homogeneously distributed in the matrix. It also resulted in segregation of Ti+Al and formation of Al2O3, γ-TiAl and TiNi precipitates at the bottom of solidified melt pools. The nano-sized Al2O3 and γ-TiAl particles were found to have acted as effective dislocation motion barriers during deformation and caused great improvement in both 0.2% yield strength and ultimate tensile strength. The (Ti, Al)-segregated and precipitates-enriched bottom regions of solidified melt pools, however, have acted as preferential crack initiation sites and caused a certain reduction in ductility. Consumption of a small amount of Ni from the matrix induced by the above precipitation behaviour together with increased texture level has caused a certain compromise in thermal expansion properties. Nonetheless, the newly formed material still demonstrates low thermal expansion coefficients at low temperatures and significantly improved tensile strengths.

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