Танталовий порошок можна повторно використовувати або переробляти, що може значно знизити ціну виробів, виготовлених із танталу за допомогою адитивного виробництва. У цьому дослідженні розглядався вміст кисню, форма частинок, уявна щільність, щільність при натисканні та сипучість танталового порошку протягом циклу, щоб оцінити вплив повторного використання танталового порошку на характеристики танталових компонентів і каркасів. Крім того, з танталовим порошком, який повторно використовувався більше ніж 30 циклів, було вивчено вплив часу повторного використання на механічні характеристики танталових компонентів і каркасів, отриманих за допомогою електронно-променевого сплавлення порошкового шару (EB-PBF). Висновки показали, що видима щільність, щільність і текучість танталового порошку не змінювалися суттєво зі збільшенням кількості циклів. Під час багатьох повторних застосувань порошок ставав менш сферичним, а після 25 повторних застосувань деякі частинки мали очевидну деформацію та шорстка поверхня. Однак після 15 циклів повторного використання пластичність щільного танталу знизилася через підвищення вмісту кисню в танталовому порошку, і в зразках танталу, виготовлених за допомогою процесу EB-PBF, почали з’являтися деякі можливі мікродефекти. Однак кількість застосувань у досліджуваному діапазоні не вплинула на міцність на розрив щільних танталових компонентів.
Вплив повторного використання на властивості порошку
Зі збільшенням кількості циклів повторного використання вміст кисню в танталовому порошку зріс. Вирівнювання основи перед процесом EB-PBF, а також подальша процедура переробки порошку були ключовими моментами, коли порошок піддавався впливу повітря та збільшувався вміст кисню. Результати на малюнку 4 показують, що протягом 30 циклів повторного використання концентрація кисню в порошку танталу зросла на 4,7 ppm за операцію EB-PBF. Завдяки нагріванню та плавленню частинок танталу електронним променем в атмосфері високого вакууму під час процесу EB-PBF вміст кисню поступово зростав.
відсутність помітних змін у середньому розмірі частинок після 30 повторних застосувань. Існують різні причини незначної зміни розміру частинок зі збільшенням циклів повторного використання, зокрема: кількість дрібних частинок зменшилася через тонкий шар (50 мкм) і зіскрібання грубого порошку; збільшилася кількість великих частинок за рахунок розбризкування, адгезії та переплавлення; і кількість дрібних частинок була зменшена за рахунок переважного плавлення дрібнозернистих частинок порошку. У результаті розмір частинок лише незначно збільшився. Після повторного використання середній розмір частинок був меншим, оскільки великі частинки відсіювали, а частинки порошку, що прилипли, відділяли. Зміни D10, D50 і D90 порошку танталу відбувалися за однаковою схемою протягом усього процесу EB-PBF, отже, розмір частинок розподіл майже не змінився, а вихідний розподіл частинок зберігся.
Підкладку нагрівали електронним променем до 700 градусів перед процедурою EB-PBF. Потім шар порошку підтримували при температурі понад 660 градусів протягом процедури EB-PBF. Таким чином, передбачалося помірне шорсткість поверхні та деформація частинок танталу, особливо під час витягнутого процесу EB-PBF. Крім того, під час процесу EB-PBF деякі частинки поблизу будівельних компонентів нагрівалися до високої температури, що могло спричинити видиму деформацію та шорсткість поверхні частинок. Під час процесу відновлення струмені повітря під високим тиском створили увігнуті ділянки на поверхні частинок порошку. Деякі з цих характеристик. Зокрема, дефекти проявлялися довше, ніж у порошку Ti-6Al-4V після 25 циклів повторного використання [15, 19]. З більшою кількістю циклів повторного використання порошку очікується, що буде більше дефектів поверхні, що призведе до збільшення шорсткості поверхні та спотворення частинок.
Висновок 1. Після 30 ітерацій процесу EB-PBF вміст кисню в порошку танталу збільшився з 0.004 до 0.018 вагових відсотків. Після кількох циклів повторного використання плинність танталового порошку, розмір частинок, уявна щільність і щільність при натисканні істотно не змінилися.
2. Після 20 циклів повторного використання частинки танталового порошку були сферичними та мали гладку поверхню. Після більш ніж 25 повторних застосувань була помічена незначна деформація форми частинок, і під час процесу EB-PBF великі та дрібні частинки злилися.
