Effects of Scanning Speed on Microstructure and Properties of SLMed Ti-6Al-4V Alloy

WANG Haoqi; PENG Fan; XIANG Weiming; LUO Kun; LIU Dong; CHEN Siming; GUO Ruipeng; ZHANG Changjiang

doi:10.15980/j.tzzz.T20240035

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Effects of Scanning Speed on Microstructure and Properties of SLMed Ti-6Al-4V Alloy
Vol. 45, Issue 3, Pages: 390-395(2025)
Received：29 January 2024，

Revised：23 February 2024，

Accepted：2024-02-27，

Published：20 March 2025
DOI： 10.15980/j.tzzz.T20240035
稿件说明：

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王颢琦，彭凡，项炜明，等. 扫描速度对SLM成形Ti-6Al-4V合金组织性能影响［J］. 特种铸造及有色合金，2025，45（3）：390-396. DOI： 10.15980/j.tzzz.T20240035.

WANG H Q，PENG F，XIANG W M，et al. Effects of scanning speed on microstructure and properties of SLMed Ti-6Al-4V alloy［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys，2025，45（3）：390-396. DOI： 10.15980/j.tzzz.T20240035.

摘要

基于模拟和试验讨论扫描速度对激光选区熔化（SLM）成形Ti-6Al-4V合金的微观组织演变、缺陷和力学性能的影响。结果表明，随着扫描速度增大，熔池深度变浅、熔化粉末与基板结合变差。SLM的快速凝固导致初生

柱状晶和多级针状

相出现，随着扫描速度增大，初生

晶界趋于更直和更宽，孔隙率和未熔化颗粒缺陷增多。讨论了未熔化颗粒缺陷的形成机理，发现增大激光能量输入可有效减少未熔化金属颗粒数量。此外，随着扫描速度增大，成形件抗拉强度和伸长率降低。当扫描速度为900 mm/s时，成形件抗拉强度最高，为1 238 MPa，伸长率为5.4%。

Abstract

Effects of different scanning speeds on microstructure evolution， defects and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy formed by selective laser melting （SLM） were investigated based on simulations and experiments. The results indicate that the depth of melt pool is decreased and the bonding of melted powder to the substrate is deteriorated with increasing scanning speed. The rapid solidification of SLM leads to the appearance of primary

columnar crystals and multistage needle-like

phases， and the grain boundaries of primary

tend to be straighter and wider with the increase of scanning speed， while the porosity and defects in unmelted particles are increased. The formation mechanism of unmelted particle defects was discussed. The results reveal that the quantities of unmelted metal particles can be reduced effectively with increasing in the laser energy input. In addition， the tensile strength and elongation of the alloy are decreased with scanning speed increasing. The tensile strength reaches the maximum of 1 238 MPa at 900 mm/s， and elongation is 5.4%.

关键词

Keywords

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