Microstructure and Crystallographic Texture Evolution of β-Solidifying γ-TiAl Alloy During Single- and Multi-track Exposure via Laser Powder Bed Fusion

Sung‑Hyun Park; Ozkan Gokcekaya; Ryosuke Ozasa; Myung‑Hoon Oh; Young‑Won Kim; Hyoung Seop Kim; Takayoshi Nakano

doi:10.1007/s12540-023-01579-4

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자료유형: 학술저널

저자정보: Sung‑Hyun Park (Osaka University) Ozkan Gokcekaya (Osaka University) Ryosuke Ozasa (Osaka University) Myung‑Hoon Oh (Kumoh National Institute of Technology (KIT)) Young‑Won Kim (Gamteck LLC) Hyoung Seop Kim (Pohang University of Science and Technology (POSTECH)) Takayoshi Nakano (Osaka University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.30 No.5

발행연도: 2024.5

수록면: 1,227 - 1,241 (15page)

DOI: 10.1007/s12540-023-01579-4

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The microstructural evolution and crystallographic texture formation of β-solidifying Ti-44Al-6Nb-1.2Cr alloy were identifiedunder single- and multi-track exposures via laser powder bed fusion (L-PBF) for various process parameters. Undersingle-track exposure, the microstructure of the melt pool was divided into the band-like α2 phase in the melt pool boundaryand β phase in the melt pool center. Numerical and thermodynamic simulations revealed that the underlying mechanism ofphase separation was related to the variation in the cooling rate in the melt pool, whereas microsegregation induced a shiftin the solidification path. Meanwhile, the crystallographic texture of the α2 phase region was identical to that of the substrateowing to the epitaxial growth of the β phase and subsequent α phase nucleation. In contrast, the β phase exhibited a ± 45°inclined <100> alignment in the melt pool, which was tilted to align along the build direction toward the center of the meltpool corresponding to the simulated thermal gradient direction. Furthermore, the narrow hatch space condition maintainedthe crystallographic texture to the subsequent scan, forming a continuous band-like α2 phase with a strong selection. However,the crystallographic texture in a wide hatch space condition manifested a random distribution and constituted a finemixture of the β and α2 phases. For the first time, these results will offer an understanding of an anisotropic microstructurecontrol via the L-PBF process and ensure the tailoring of the mechanical properties in the β-solidifying γ-TiAl-based alloysby approaching hatch spacing control.

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