Koska uudentyyppinen lisäävän valmistuksen tekniikka, DED (Direct Electric Discharge), on osoittanut ainutlaatuisia etuja Inconel 625 -seoksen valmistuksessa sen korkean tehokkuuden, matalan hinnan ja suurikokoisten rakenteiden valmistusmahdollisuuden ansiosta. Perinteinen DED-prosessi johtaa kuitenkin usein sarakekiderakenteeseen, jolla on selkeä <001>-suuntainen orientaatio, mikä tekee vaikeaksi saavuttaa sekä ideaali lujuus että ductility materiaalista.
I. Tutkimuksen tausta ja merkitys
Tuoreet tutkimukset ovat osoittaneet, että rivitiheyden (LED) kasvattaminen voi tehokkaasti parantaa Inconel 625 -seoksen suorituskykyä muuttamalla sarakekiteistön lähes tasakokoiseksi kidejoukoksi. Kuitenkin tulostuspolun vaihtamisen vaikutusmekanismi ei ole vielä täysin selvä. Lisäksi lisääntyvässä valmistuksessa esiintyvät ainutlaatuiset kerrosrajapinnan ominaisuudet vaikuttavat merkittävästi materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin, erityisesti korkeassa lämpötilassa, jolloin rajapinnan muodonmuutoskeskittymä voi johtaa ennenaikaiseen vaurioitumiseen. kerrosrajapintojen vaikutusmekanismien tutkiminen eri lämpötiloissa on erittäin arvokasta prosessien optimointiin ja materiaalien suorituskyvyn parantamiseen .
Edellä mainitun tutkimustaustan perusteella Enigma teki yhteistyötä Technology andn joukkueen kanssa NOVA-yliopiston kanssa Lissabonissa portugalissa julkaisivat viimeisimmät tutkimustuloksensa Materials Research Letters -lehdessä jonka otsikkona on “ Parantuneet mekaaniset ominaisuudet ja muodonmuutoksen mekanismi s DED Inconel 625 -materiaaliin vaihtamalla tulostusreittiä , jossa tutkitaan systemaattisesti painatuspolun suunnittelun vaikutusta materiaalin mikrorakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin.
Lähde [1]
II. Kokeelliset menetelmät
Tässä tutkimuksessa käytettiin Cold Metal Transfer (CMT) -pinnanmuodostusteknologiaa Inconel 625 -seoksen näytteiden valmistamiseen suojaatmosfäärissä, joka koostui 70 %:sta Ar- ja 30 %:sta He-kaasua. Varmistaakseen kokeellisten tulosten luotettavuuden tutkimusryhmä optimoi keskeiset prosessiparametrit: sähkövirta 116 A, langansyötön nopeus 4,6 m/min ja viivatiheys 140 J/mm. Kerrostasoltaan 90° pyörityspolkustrategiaa käytettiin valmistamaan sylinterimäiset näytteet, joiden halkaisija oli 50 mm ja pituus 100 mm.
Lähde [1]
Jotta materiaalin ominaisuudet saataisiin kattavasti karakterisoitua, käytettiin moniasteista analyysimenetelmää : mikrorakenteellista kehitystä analysoitiin XRD-, OM-, SEM-EBSD- ja TEM-järjestelmillä; mekaaniset ominaisuudet arvioitiin mikrokovuuskokeella ja vetokokeilla huoneenlämmössä ja korkeissa lämpötiloissa (400–850 °C).
III. Tulokset ja keskustelu
3.1 Mikrorakenteelliset ominaisuudet
Mikrorakenteellinen analyysi paljasti tulostuspolun suunnittelun merkittävän vaikutuksen. Perinteisiin 0° polkunäytteisiin verrattuna 90° polkuvaihdolla valmistetut näytteet osoittivat ainutlaatuisia lähes isotrooppisia kiteisiä ominaisuuksia: keskimääräinen jyvänpituus oli 527 ± 5 μm, leveys 172 ± 7 μm (suhdeluku 3,06), ja hienojyväiset alueet (37 ± 2 μm) muodostuivat kerrosliitännäisille.XRD-analyysi vahvisti, että näytteet ovat yksittäisen pintakeskisen kuutiomallin mukaisia.
Lähde [1]
Tutkimus on vahvistanut, että korkea LED yhdistettynä polun vaihtamiseen voi tehokkaasti vähentää sulakupin lämpötilagradienttia, estää sarakkeisen kiteen epitaksiaalista kasvua ja edistää tasasivuisen kiteen muodostumista lisäämällä uudelleensulattussyvyyttä ja tarjoamalla uusia ydintymispaikkoja, mikä optimoi materiaalin mikrorakennetta . Tämän prosessiyhdistelmän avulla voidaan tehokkaasti saavuttaa muutos sarakkeisesta kiteestä tasasivuiseen kide rakenteeseen.
3.2 Mekaaniset ominaisuudet huoneenlämmössä
Huoneenlämmössä tehtyjen mekaanisten ominaisuuksien testit osoittavat, että Inconel 625 -näytteet, jotka on valmistettu 90° tulostuspolulla, säilyttävät erinomaisen lujuuden ja duktiilisuuden suhteen, jossa myötölujuus on 401 ± 12 MPa, vetolujuus 724 ± 5 MPa ja pituuden suhteellinen venymä 57 ± 5 % .Materiaali osoittaa tyypillistä kolmen vaiheen kovanemiskäyttäytymistä, erityisesti parantunutta kovanemiskykyä 8–25 %:n venymäalueella, mikä johtaa korkeaan plastisuus-lujuustuotteeseen 41,3 GPa*%, selkeästi ylittäen perinteisten kuumavalssattujen seosten suorituskyvyn (32,1 GPa*%).
Lähde [1]
Mikrorakenteellinen analyysi paljastaa, että lähes tasasärmäiset näytteet osoittavat suurempaa rakekokoa (232 ± 16 μm vs. kuumavalssatut näytteet < 130 μm), ja niiden ylivoimainen suorituskyky johtuu pääasiassa kahdesta tekijästä: ensinnäkin, dislokaatioiden vahvistavan vaikutuksen keskeisestä roolista, ja toiseksi, yksilöllisestä muodonmuutusmekanismista. Mikroskooppinen analyysi paljasti, että muodonmuutoksen aikana materiaali muodostaa korkeatiheyksisiä dislokaatioiden seiniä ja lukitusrakenteita. Nämä mikrorakenteelliset ominaisuudet estävät tehokkaasti dislokaatioiden liikettä, mikä parantaa materiaalin lujuutta . Tärkeämpää on, että ei havaittu jännitteen keskittymistä kerrosrajapinnoilla, ja murtuma esiintyi aina rakeenrajalla, mikä vahvisti tulostuspolun muodostamien liitosten ei vaikuttavan materiaalin suorituskykyyn . Näillä erityisillä dislokaatioliikkeillä ja ehjillä liitoksilla on yhdessä merkittävä vaikutus materiaalin erinomaisiin koko ominaisuuksiin.
3.3 Korkean lämpötilan mekaaniset ominaisuudet
Korkean lämpötilan mekaanisten ominaisuuksien testaus on paljastanut lähellä isotrooppisen Inconel 625 -seoksen erinomaista korkean lämpötilan sopeutumiskykyä. Tutkimukset osoittavat, että tämän materiaalin lujuusominaisuudet säilyvät laajalla lämpötila-alueella 400–850 °C parempina kuin perinteisten valuseosten. Erityisesti sen venymä pysyy korkealla tasolla alle 700 °C lämpötilassa, ja vain pieni lasku on havaittavissa lämpötilan ylittämisen jälkeen 700 °C. Murtumismorfologian analyysin kautta tutkimus havaitsi selkeitä lämpötilasta riippuvaisia murtumiskäyttäytymisen siirtymiä: 600 °C:ssa murtuma osoitti tyypillisiä rakeiden välisten muovisten murtumien piirteitä, ja murtumapinta näytti tasaisesti jakautuneita pintoja, joissa oli pieniä muovisia kuoppia; välillä 750 °C ja 800 °C murtumatyyli siirtyy rakeiden välistä murtumasta, osoittaen selkeitä haurasmurtumisominaisuuksia; kun lämpötila saavuttaa 850 °C:n, murtumapinta osoittaa sekamurtumista, jossa on sekä muovisia kuoppia että hauraampia murtumatasoja.
Lähde [1]
IV. Lopetus
Tämä tutkimus enthän tulostuspolun suunnittelun kriittisen vaikutuksen Inconel 625 -seoksen mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin. Korkean energiasyötön tulostusstrategian ja 90° kerros-kerros-vierityksen yhdistelmällä perinteinen sarakemainen rakeen rakenne onnistuttiin muuttamaan tasaiseksi lähes yhtäsuuren rakeen rakenteeksi. Edistettyjen mikrorakenneanalyysitekniikoiden avulla havaittiin, että tässä rakenteessa esiintyy deformaation aikana ainutlaatuisia dislokaatioliikemalleja: ei ainoastaan tason liukuminen tapahdu, vaan myös korkeatiheyksiset dislokointiseinät ja erityiset dislokaatiolukkorakenteet muodostuvat. Näiden mikrorakennemekanismien synergioiva vuorovaikutus antaa materiaalille sekä erinomaisen lujuuden että ductilityn.
Erityisesti tulostuksen aikana syntyneet kerrosten väliset hienorakeiset vyöhykkeet eivät vain heikentäneet suorituskykyä, vaan paransivat sitä. Testitulokset osoittavat, että tämä optimoitu lähes tasakiteinen rakennus sisältää erinomaiset mekaaniset ominaisuudet laajalla lämpötila-alueella huoneenlämpötilasta korkeisiin lämpötiloihin. Tämä löydös tarjoaa uusia prosessinselkeyksiä korkean suorituskyvyn lisävalmistukselle kriittisissä komponenteissa ilmailussa ja muilla aloilla, osoittaen laajat sovellusmahdollisuudet.
Artikkelin linkki ：
[1] https://doi.org/10.1080/21663831.2025.2476174
Uutiskanava2025-06-30
2025-07-04
2025-07-01
EN
