Raj Narayan Hajra;Gargi Roy;An Seong Min;Hyunseok Lee;Jeoung Han Kim
한국분말재료학회지
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제31권5호
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pp.365-373
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2024
This review examines the microstructural and mechanical properties of a Ti-6Al-4V alloy produced by wrought processing and powder metallurgy (PM), specifically laser powder bed fusion (LPBF) and hot isostatic pressing. Wrought methods, such as forging and rolling, create equiaxed alpha (α) and beta (β) grain structures with balanced properties, which are ideal for fatigue resistance. In contrast, PM methods, particularly LPBF, often yield a martensitic α' structure with high microhardness, enabling complex geometries but requiring post-processing to improve its properties and reduce stress. The study evaluated the effects of processing parameters on grain size, phase distribution, and material characteristics, guiding the choice of fabrication techniques for optimizing Ti-6Al-4V performance in aerospace, biomedical, and automotive applications. The analysis emphasizes tailored processing to meet advanced engineering demands.
Hanejko, Francis;Rawlings, Arthur;King, Patrick;Poszmik, George
한국분말야금학회:학술대회논문집
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한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.738-739
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2006
This paper will describe a powder and processing method that facilitates single press-single sintered densities approaching $7.5g/cm^3$. At this sintered density, mechanical properties of the powder metal (P/M) component are significantly improved over current P/M technologies and begin to approach the performance of wrought steels. High performance gears have the added requirement of rolling contact fatigue durability that is dependent upon localized density and thermal processing. Combining high density processing of engineered P/M materials with selective surface densification enables powder metal components to achieve rolling contact fatigue durability and mechanical property performance that satisfy the performance requirements of many high strength automotive transmission gears. Data will be presented that document P/M part performance in comparison to conventional wrought steel grades.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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pp.134-135
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2006
Ancorsteel 4300, a high performance Cr-Si-Ni-Mo steel, was unveiled two years ago as the first in a series of powder metallurgy alloys that will simulate wrought steel compositions. Advantages of this alloy include good compressibility, high hardenability, and excellent dimensional stability. More important, however, is that this alloy has the ability to be effectively sintered at $1120^{\circ}C$ and maintain oxygen contents below 500 ppm. This unique blend of performance and processing capabilities provides static and dynamic properties that exceed those of conventional powder metallurgy alloys and approach wrought gearing materials. A second Cr-Si-Ni-Mo alloy has now been developed that offers complimentary performance levels at a lower Mo content. This manuscript reviews properties of the two chromium steels with comparisons to traditional sinter-hardened and heat-treated powder metallurgy alloys.
Recently, additive manufacturing (AM) technology such as powder bed fusion (PBF) and directed energy deposition (DED) are actively attempted as consumers' needs for parts with complex shapes and expensive materials. In the present work, the effect of processing parameters on the mechanical properties of 316L stainless steel coupons fabricated by PBF and DED AM technology was investigated. Three major mechanical tests, including tension, impact, and fatigue, were performed on coupons extracted from the standard components at angles of 0, 45, 90 degrees for the build layers, and compared with those of investment casting and commercial wrought products. Austenitic 316L stainless steel additively manufactured have been well known to be generally stronger but highly vulnerable to impact and lack in elongation compared to casting and wrought materials. The process-induced pore density has been proved the most critical factor in determining the mechanical properties of AM-built metal parts. Therefore, it was strongly recommended to reduce those lack of fusion defects as much as possible by carefully control the energy density of the laser. For example, under the high energy density conditions, PBF-built parts showed 46% higher tensile strength but more than 75% lower impact strength than the wrought products. However, by optimizing the energy density of the laser of the metal AM system, it has been confirmed that it is possible to manufacture metal parts that can satisfy both strength and ductility, and thus it is expected to be actively applied in the field of electric power section soon.
The application of Al parts in passenger car has been increasing for the last decade, which gives many advantages such as better fuel efficiency, driving performance and safety. Control arm is one of the most preferably substituted parts from steel into Al alloys among numerous automotive parts. Currently, both wrought and cast Al alloys can find the application for control arm in passenger car. The balance between performance and cost determines a material as well as a fabrication process for a particular part model. In the present study, comparison among various processing techniques has been carried out to build up a data base for Al control arm fabrication.
In this paper, two kinds of advanced powder processing techniques Metal Injection Molding (MIM) and Direct Laser Forming (DLF) are introduced to fabricate complex shaped Ti alloy parts which are widely used for medical and aerospace applications. The MIM process is used to strengthen Ti-6Al-4V alloy compacts by addition of fine Mo, Fe or Cr powders. Enhanced tensile strength of 1030 MPa with 15.1% elongation was obtained by an addition of 4 mass%Cr because of the microstructural modification and also the solution strengthening in beta phase. However, their fatigue strength was lower compared to wrought materials, but was improved by HIP. Subsequently, the effect of feeding layer height (FLH) on the characteristics of the DLF compacts was investigated. In the case of 100 ${\mu}m$ FLH, surface roughness was improved and nearly full density (99.8%) was obtained. Also, tensile strength of 1080 MPa was obtained, which is higher than the ASTM value.
It was carried out to evaluate microstructure and mechanical properties of friction stir welded(FSW) on magnesium alloys. Two types magnesium alloy was used in this work, AZ31 wrought and AZ91 cast magnesium alloy. Microstructure near the weld zone showed general weld structures such as stir zone(SZ), thermo-mechanically affected zone(TMAZ) and heat affected zone(HAZ). In the AZ91 alloy, the SZ had a fine grain size and $\beta$ phase particles which were well distributed in matrix. It was characterized to redistribute by partial or full re-solution of the $\beta$ phase which is coarse in base metal during FSW processing. The hardness of the SZ slightly increase than the base metal in AZ31 Mg alloy.
Magnesium alloys still have a lot of technical challenges to be solved for more applications. There have been many research activities to enhance formability of magnesium alloys. One is to design new alloy composition having better formability. Also, low formability of wrought alloys can be improved by optimizing the processing variables. In the present study, effect of process variables such as forging temperature and forging speed were investigated to forgeability of three different magnesium alloys such as AZ31, AZ61 and ZK60. To understand the effect of process variables more specifically, both numerical and experimental works have been carried out on the model which contains both upsetting and extrusion geometries. Forgeability of magnesium alloys was found to depend more on the forging speed rather than temperature. Forged sample showed a significant activity of twinning, which was found to be closely related with flow uniformity.
In automotive industry, because of the consideration of fuel economy, lightweight alloys have been adopted and are expected to be extensively used in the future. Magnesium alloys are among the promising materials, due to their lightweight and good mechanical properties. This study is related to the laser weldability of AZ31B magnesium alloy, an all-purpose wrought alloy with good strength and ductility. A 4kW Nd:YAG laser was used to join AZ31B sheet, and the effects of welding parameter on the quality of lap-welded joints were investigated. As a result of this study, the optimal condition was obtained, and the effect of gap distance was also revealed on the porosity control.
Sintered P/M connecting rod is forged to increase density and to satisfy dimensional specifications. Flow of the materials is different form that of wrought materials due to pores in the preform. The Mises yield function was modified to. include the first invariant of stress tensor, and the associated flow rule was derived by applying the normality rule to the yield function. Axisymmetric and plane-strain finite element analyes were carried out for the ring and beam portions of the connecting rod, respectively. The flow of the preform and density change of the analysis are presented in this paper. A load-stroke curve was also presented by superimposing analysis results for the ring and beam portions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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