Роль критичних дефектів адитивного виробництва у формуванні мікроструктури та механічної поведінки сплаву Ti–6AL–4V

Abstract

Мета. У роботі здійснено системне узагальнення та критичний аналіз ролі критичних дефектів адитивного виробництва (пористість, lack-of-fusion, мікротріщини, залишкові напруження) у формуванні мікроструктури та механічної поведінки сплаву Ti–6Al–4V з акцентом на втомну довговічність і надійність AM-деталей. Методика. Проведено огляд сучасних досліджень механічних випробувань, фрактографії, µCT та термічної обробки Ti–6Al–4V із аналізом зв’язку дефектності з втомною поведінкою сплаву. Результати. Встановлено, що основними критичними дефектами є газова пористість та lack-of-fusion, які визначають локалізацію зародження тріщин, знижують тріщиностійкість і точність геометрії деталей. Комбінований вплив внутрішніх дефектів значно погіршує втомну довговічність, тоді як післяпроцесна термічна обробка, зокрема відпал (annealing) та гарячий ізостатичний пресинг (ГІП), покращує мікроструктуру та підвищує стійкість до росту тріщин. Узгоджені дані S–N випробувань підтверджують ключову роль дефект-контрольованої поведінки матеріалу. Фрактографічний аналіз засвідчив, що ініціація втомних тріщин переважно відбувається у підповерхневих газових порах та дефектах типу lack-of-fusion, які виступають концентраторами напружень за циклічного навантаження. Варіабельність втомної довговічності при сталих рівнях напруження корелює з ефективним розміром, морфологією та просторовим розподілом дефектів, що свідчить про статистичний характер дефект-контрольованої втомної поведінки. У діапазоні надвисокої циклічної втоми ініціація тріщин зміщується у внутрішні області матеріалу, де дефектна популяція та мікроструктурна неоднорідність спільно визначають кінетику росту тріщин. Наукова новизна. Проведено комплексний аналіз взаємодії процес-індукованих дефектів, мікроструктурних параметрів та постобробки на втомну довговічність Ti–6Al–4V, що дозволяє кількісно оцінити внесок кожного фактору у defect-controlled fatigue і обґрунтувати ефективність післяпроцесингових стратегій. Практична значимість. Отримані результати важливі для проєктування AM-деталей зі сплаву Ti–6Al–4V у відповідальних конструкціях, зокрема для морських та суднобудівних компонентів, де дефекти визначають експлуатаційну надійність та довговічність.