2026/01/07
The LPBF printability and as-printed mechanical properties of a Ti6246 alloy as a function of printing parameters and microstructure
Mouret, T.; Leclercq, A.; Brailovski, V. (2025). The LPBF printability and as-printed mechanical properties of a Ti6246 alloy as a function of printing parameters and microstructure. Materials Science and Engineering : A, vol. 946, 2025, 149061.
La fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) des alliages de titane a été largement étudiée au cours des dernières décennies et introduite dans l’industrie avec des applications concrètes. Récemment, la littérature a mis en évidence l’imprimabilité de divers alliages de titane présentant des compositions élémentaires variées. Parmi ceux-ci, l’alliage Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti6246), caractérisé par une très grande résistance, a été identifié comme un matériau prometteur pour les industries automobile et aérospatiale, et des résultats démontrant son impression réussie à l’aide de systèmes haute puissance (P_max = 400 W) ont déjà été rapportés. Dans le présent travail, l’alliage Ti6246 a été imprimé sur un système à puissance limitée (P_max = 200 W) en utilisant cinquante-trois jeux de paramètres d’impression, avec des variations de la puissance laser, de la vitesse de balayage et de l’espacement des lignes de balayage, tout en maintenant l’épaisseur de couche constante à 50 μm. Les échantillons tels qu’imprimés ont ensuite été caractérisés afin de corréler les paramètres d’impression à la microstructure, aux phases et aux propriétés mécaniques. Les résultats ont montré qu’une densité d’énergie volumique d’environ 100 J/mm³, combinée à un espacement des lignes d’environ 150 μm, était nécessaire pour produire des échantillons très denses (> 99,9 %), présentant un nombre réduit de défauts induits par le procédé (porosités de type keyhole et défauts de manque de fusion) ainsi qu’une microstructure homogène. Ces échantillons ont présenté une excellente résistance mécanique et une dureté élevée (UCS > 1000 MPa et HV > 450 HV0,3), mais une ductilité très limitée, indiquant la nécessité d’un post-traitement ultérieur. L’utilisation de paramètres d’impression correspondant à l’apport énergétique le plus élevé (135 J/mm³) a conduit à une transformation de phase partielle in situ α’’ → α + β. Ce phénomène a été attribué à un recouvrement important entre deux pistes de fusion successives, réduisant la vitesse de refroidissement du matériau solidifié et favorisant la formation des phases α et β stables du titane. Cette dernière observation fournit des informations utiles pour l’impression de pièces Ti6246 à gradient fonctionnel.