Caracterización de nuevos materiales obtenidos por fabricación aditiva mediante tecnología láser

Abstract

[Resumen] El objetivo principal de este Trabajo Fin de Grado es la caracterización de nuevas aleaciones de composites de matriz metálica, en particular de titanio y niobio, obtenidas mediante fabricación aditiva por deposición dirigida de energía por láser (DED). Esta tecnología de fabricación permite fundir el material para generar, en un único proceso y con una única herramienta, piezas multimaterial de propiedades mejoradas. En este estudio se va a evaluar la capacidad de la espectroscopia de plasmas inducidos por láser (LIBS) para el control del proceso de fabricación aditiva por láser mediante la caracterización de la composición de aleaciones Ti/Nb. En primer lugar, se describe el procedimiento de fabricación de las muestras con distinta concentración de niobio mediante láser DED. Posteriormente se presenta el estudio realizado para la optimización de algunos parámetros experimentales, energía láser y tiempo de retraso, mostrando los resultados como mapas de contorno 2D. Una vez obtenidos los parámetros experimentales óptimos, se procede al análisis de los recubrimientos mediante la técnica LIBS, realizando diversas comparativas (de los espectros, de los perfiles laterales y mapas químicos 2D en un área determinada). Finalmente, se exponen las conclusiones a las que se llega a partir de los resultados obtenidos.

[Resumo] O obxectivo principal deste Traballo de Fin de Grao é a caracterización de novas aliaxes de composites de matriz metálica, en particular de titanio e niobio, obtidas mediante fabricación aditiva por deposición dirixida de enerxía por láser (DED). Esta tecnoloxía de fabricación permite fundir o material para xerar, nun único proceso e cunha única ferramenta, pezas multimaterial de propiedades melloradas. Neste estudo vaise avaliar a capacidade da espectroscopia de plasmas inducidos por láser (LIBS) para o control do proceso de fabricación aditiva por láser mediante a caracterización da composición de aliaxes Ti/Nb. En primerio lugar, descríbese o procedemento de fabricación das mostras con distinta concentración de niobio mediante láser DED. Posteriormente preséntase o estudo realizado para a optimización dalgúns parámetros experimentais, enerxía láser e tempo de atraso, mostrando os resultados como mapas de contorno 2D. Unha vez obtidos os parámetros experimentais óptimos, procédese á análise dos recubrimentos mediante a técnica LIBS, realizando diversas comparativas (dos espectros, dos perfís laterais e mapas químicos 2D nunha área determinada). Finalmente, expóñense as conclusións ás que se chega a partir dos resultados obtidos.

[Abstract] The main objective of this Final Degree Project is the characterization of new metal matrix composite alloys, particularly titanium and niobium, obtained by additive manufacturing by directed laser energy deposition (DED). This manufacturing technology allows the material to be melted to generate, in a single process and with a single tool, multimaterial parts with improve properties. In this study, the ability of leaser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) to control the additive manufacturing process by laser will be evaluated by characterizing the composition of Ti/Nb alloys. First, the procedure for manufacturing samples with different concentrations of niobium using (DED) is described. Subsequently, the study carried out is presented for the optimization of some experimental parameters, laser energy and delay time is presented, showing the results on 2D contour maps. Once the optimal experimental have been obtained, the coatings are analysed using the LIBS technique, making various comparisons (of the spectra, of the lateral profiles and 2D chemical maps in a given area). Finally, the conclusions reached from the results obtained are presented.