DED ઇનકોનેલ 625 સામગ્રીના પ્રદર્શનને કેવી રીતે સુધારે છે?

ડીઇડી કેવી રીતે ઇનકોનેલ 625 સામગ્રીની કામગીરી વધારે છે

મેટેરિયલ્સ રિસર્ચ લેટર્સમાં પ્રકાશિત એનિગ્મા અને નોવા યુનિવર્સિટી લિસ્બન વચ્ચેની સંયુક્ત સંશોધન પ્રોજેક્ટે સિસ્ટમેટિક રીતે અભ્યાસ કર્યો કે પ્રિન્ટિંગ પાથની ડિઝાઇન કેવી રીતે ડીઇડી-ફેબ્રિકેટેડ ઇન્કોનેલ 625 ની સૂક્ષ્મસંરચના અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને અસર કરે છે. આ શોધ એ પ્રક્રિયા એન્જિનિયરોએ પ્રાયોગિક રીતે જે અવલોકન કર્યું હતું તેને પુષ્ટિ કરે છે: 90° ઇન્ટરલેયર પાથ સ્વિચિંગ રણનીતિ એ મિશ્રધાતુની ગ્રેન સંરચનાને દિશાત્મક રીતે ઓરિએન્ટેડ કૉલમ્સમાંથી લગભગ સમાન-એક્સિસ ગ્રેન્સમાં ફેરવે છે, જેનાથી 401 એમપીએ યીલ્ડ શક્તિ, 724 એમપીએ અલ્ટીમેટ ટેન્સાઇલ શક્તિ અને 57% ખેંચાય છે — આ શક્તિ-લચકતાનું સંયોજન પારંપરિક હોટ-રોલ્ડેડ ઇનકોનેલ 625 કરતાં વધુ સારું છે.

ઇન્કોનેલ 625 એક નિકેલ-આધારિત સુપર એલોય છે જે તેની ઉચ્ચ-તાપમાનની મજબૂતી, કાટ-પ્રતિકારકતા અને વેલ્ડેબિલિટીના સંયોજન માટે પ્રશંસા પામે છે. પરંતુ પરંપરાગત ઉત્પાદન પદ્ધતિ — વેક્યુમ ઇન્ડક્શન મેલ્ટિંગ પછી ગરમ કાર્યવાહી — જેને આર્થિક રીતે ઉત્પાદિત કરી શકાય તેવી જ્યામિતિ અને કદને મર્યાદિત કરે છે. DED મૂળભૂત રીતે એવું બદલે છે કે શું બનાવી શકાય અને તે કેવી રીતે કામ કરે.

શા માટે પ્રોસેસિંગ સંરચના કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ છે

ની સંરચના ઇન્કોનેલ 625 — લગભગ 58% નિકેલ, 20-23% ક્રોમિયમ, 8-10% મોલિબ્ડેનમ અને 3.15-4.15% નિયોબિયમ — નિર્દિષ્ટ કરેલી છે. જે ઘણો જ ભિન્ન હોય છે તે એ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર છે, અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર જ યાંત્રિક ગુણધર્મોને નક્કી કરે છે. પરંપરાગત ઢોળણમાં, ધીમી ઠાંડી થવાની પ્રક્રિયા કેટલાક મિલિમીટર લાંબા સ્થૂલ સ્તંભાકાર દાણાઓ અને સ્પષ્ટ ક્રિસ્ટલોગ્રાફિક ટેક્સચર ઉત્પન્ન કરે છે. DED પ્રોસેસિંગમાં, ઠાંડી થવાની પ્રક્રિયા મિનિટને બદલે સેકન્ડમાં થાય છે, જેથી મૂળભૂત રીતે અલગ દાણાની રચના ઉત્પન્ન થાય છે — પરંતુ ચોક્કસ રચના છાપના માર્ગની રણનીતિ પર ઘણો જ આધારિત હોય છે.

પરंपरાગત DED અભિગમ — દરેક સ્તરને સમાન દિશાના માર્ગ પર (0° રણનીતિ) જમા કરવો — સ્તરને એપિટૈક્સિયલી પહેલાના સ્તરમાંથી વિકસિત કરતા કૉલમાર ધાતુઓ ઉત્પન્ન કરે છે, જે <001> ક્રિસ્ટલોગ્રાફિક ટેક્સચર બનાવે છે. આ ટેક્સચર એનિસોટ્રોપિક યાંત્રિક ગુણધર્મો ઉત્પન્ન કરે છે: શક્તિ અને લચીલાપણો જે લોડને કૉલમાર ધાતુઓની દિશાને સમાંતર અથવા લંબરૂપે લાગુ પાડવામાં આવે તેના આધારે બદલાય છે. બહુ-અક્ષીય તણાવનો સામનો કરતા ઘટકો માટે — જે લગભગ બધા વાસ્તવિક એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશન્સનું વર્ણન કરે છે — આ એનિસોટ્રોપિ અનિચ્છનીય છે.

પ્રિન્ટ પાથ ડિઝાઇન કેવી રીતે ગુણધર્મોનું રૂપાંતરણ કરે છે

ENIGMA-NOVA સંશોધન ટીમ દ્વારા ઓળખાયેલો આ મહત્વપૂર્ણ વિકાસ એ ક્રમિક સ્તરો વચ્ચે જમાવટના માર્ગને 90° ઘુમાવવાનો છે. ટૂલપાથની રણનીતિમાં આ સરળ ફેરફારની ધાતુવિજ્ઞાનિક અસરો ગહન છે. જ્યારે દરેક સ્તરને અગાઉના સ્તરને લંબરૂપે જમાવવામાં આવે છે, ત્યારે અન્યથા બહુવિધ સ્તરો પર ચાલુ રહેલી સ્તંભાકાર દાણાની વૃદ્ધિ અટકી જાય છે. નવો સ્તર એક અલગ સ્ફટિકીય અભિમુખીકરણ ધરાવતી સપાટી પર ઘનીભૂત થાય છે, અને અગાઉના સ્તરની સપાટીનું પુનઃગલન નવા ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે, જે સમાન-અક્ષીય દાણાઓના નિર્માણને પ્રોત્સાહિત કરે છે.

પરિણામી સૂક્ષ્મસંરચના ઇન્કોનેલ 625 તે પરંપરાગત DED પ્રક્રિયાની સ્તંભાકાર રચનાથી ઘણો જ અલગ છે. સરેરાશ દાણાનાં પરિમાણો 100 માઇક્રોન લાંબા લંબચોરસ સ્તંભોથી બદલાઈને લગભગ 527 માઇક્રોન લંબાઈ અને 172 માઇક્રોન પહોળાઈ (એસ્પેક્ટ રેશિયો 3.06) ધરાવતા વધુ સમાન-અક્ષીય દાણાઓમાં ફેરવાય છે. આંતર-પૃષ્ઠની સીમાઓ પર 37 માઇક્રોનના દાણાના કદવાળા સૂક્ષ્મ-દાણાવાળા વિસ્તારો રચાય છે. આ સુધારેલી, લગભગ સમાન-દિશાત્મક દાણાની રચના પરંપરાગત રીતે પ્રક્રિયા કરેલા DED સામગ્રીને મર્યાદિત કરતી દિશાત્મક મજબૂતીના ફેરફારને દૂર કરે છે.

યાંત્રિક ગુણધર્મોનો સુધારો મહત્વપૂર્ણ છે. 90° માર્ગનું રૂમ તાપમાને તન્ય પરીક્ષણ ઇન્કોનેલ 625 તેની યીલ્ડ શક્તિ 401 ± 12 MPa, અંતિમ તન્ય શક્તિ 724 ± 5 MPa અને લંબાઈમાં વધારો 57 ± 5% દર્શાવે છે. આ મૂલ્યો પરંપરાગત ગરમ-રોલ્ડ ઇનકોનેલ 625 સાથે સરખામણીમાં સારા છે, જે સામાન્ય રીતે 350-415 MPaની યીલ્ડ શક્તિ અને 690-760 MPaની તન્ય શક્તિ પ્રાપ્ત કરે છે. DED સામગ્રીનો પ્લાસ્ટિસિટી-સ્ટ્રેન્થ ગુણાકાર — જે સંયુક્ત શક્તિ અને લચીલાપણાનું માપન કરે છે — 41.3 GPa*% સુધી પહોંચે છે, જે ગરમ-રોલ્ડ સામગ્રીના સામાન્ય 32.1 GPa*% કરતાં ઘણો વધુ છે.

ઉચ્ચ-તાપમાનનું પ્રદર્શન

ઇન્કોનેલ 625 ઉચ્ચ તાપમાનની સેવા માટે નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવેલ છે, અને DED-પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત સામગ્રી 400-850°Cની તાપમાન શ્રેણીમાં પોતાનો ફાયદો જાળવી રાખે છે. આ શ્રેણીમાં મજબૂતીના ગુણધર્મો સતત રીતે પરંપરાગત ઢોળેલી મિશ્રધાતુઓની તુલનામાં વધુ રહે છે. 700°C કરતાં નીચેના તાપમાને લંબાવણ ઊંચું રહે છે, અને આ તાપમાનથી ઉપર તેમાં માત્ર સામાન્ય ઘટાડો જોવા મળે છે. ભંગનો પ્રકાર 600°C પર ડક્ટાઇલ (અંતરગ્રેન્યુલર ડિમ્પલ્ડ ભંગ) થી 850°C પર મિશ્ર-પ્રકારના ભંગમાં પરિવર્તન પામે છે — જે આ મિશ્રધાતુની નિર્દિષ્ટ ઉચ્ચ તાપમાનની એપ્લિકેશન વિસ્તાર સાથે સુસંગત વર્તન છે.

DEDમાં ઇન્ટરલેયર ઇન્ટરફેસ ઇન્કોનેલ 625 — કોઈપણ એડિટિવલી મેન્યુફેક્ચર્ડ સામગ્રી માટે સંભવિત ચિંતાનો વિષય — અદ્વિતીય સંપૂર્ણતા દર્શાવે છે. સૂક્ષ્મ વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે વિકૃતિ-પ્રેરિત ભંગ સદૈવ ગ્રેન અંદરના ભાગમાં, ઇન્ટરલેયર સીમાઓ પર નહીં, થાય છે. ઇન્ટરફેસ પર કોઈપણ પ્રકારનો તણાવ સંકેન્દ્રણ જોવા મળતો નથી, જે દર્શાવે છે કે જમા થયેલી પરતો વચ્ચેનું બોન્ડિંગ સંપૂર્ણપણે ધાતુનું છે અને તે સંરચનાત્મક દુર્બળતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

DED ઇનકોનેલ 625ની યાંત્રિક ગુણધર્મોને કેવી રીતે સુધારે છે?

DEDનું ઝડપી ઘનીભવન (10³-10⁵ °C/સેકન્ડ) એક સૂક્ષ્મ-દાણાદાર સૂક્ષ્મ રચના ઉત્પન્ન કરે છે. જ્યારે તેને 90°ના આંતરસ્તરીય માર્ગ સ્વિચિંગ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે સ્તંભાકાર દાણાની રચના લગભગ સમાન-અક્ષીય દાણાઓમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જેથી દિશાત્મક ગુણધર્મોના ફેરફારને દૂર કરવામાં આવે છે. પરિણામે, 401 MPaની યીલ્ડ શક્તિ, 724 MPaની તન્ય શક્તિ અને 57%નો ખેંચાવ મળે છે — જે પારંપારિક ગરમ-રોલ્ડ ઇનકોનેલ 625ની તાકાત-લચકતના સંયોજનને માટે શ્રેષ્ઠ છે.

પ્રિન્ટ પાથ સ્વિચિંગ શું છે અને ઇનકોનેલ 625 માટે તે કેમ મહત્વપૂર્ણ છે?

પ્રિન્ટ પાથ સ્વિચિંગ દરેક પછીની સ્તર વચ્ચે જમાવટની દિશાને 90° દ્વારા ફેરવે છે. આ એપિટેક્સિયલ સ્તંભાકાર દાણાની વૃદ્ધિને અટકાવે છે, જે બધી સ્તરો એક જ દિશામાં જમા થતી હોય ત્યારે થાય છે. અગાઉની સ્તરની પુનઃગલન પામેલી સપાટી નવા ન્યુક્લિયેશન સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે, જે સમાન-અક્ષીય દાણાઓના નિર્માણને પ્રોત્સાહિત કરે છે અને સ્તંભાકાર સૂક્ષ્મ રચનાઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા અસમાન યાંત્રિક ગુણધર્મોને દૂર કરે છે.

DED ઇનકોનેલ 625ના ગુણધર્મો પારંપરિક રીતે ઉત્પાદિત સામગ્રી સાથે કેવી રીતે સરખામણી કરે છે?

90° પાથ સ્વિચિંગને આદર્શિત કરેલ DED ઇનકોનેલ 625 એ 41.3 GPa*%નો પ્લાસ્ટિસિટી-સ્ટ્રેન્થ પ્રોડક્ટ પ્રાપ્ત કરે છે, જે હોટ-રોલ્ડ સામગ્રી માટે 32.1 GPa*% છે. આ સૂચવે છે કે તેની સંયોજિત મજબૂતી અને લચીલાપણો ઉત્તમ છે. ઝડપી સોલિડિફિકેશન દરમિયાન વિકસિત થયેલી સૂક્ષ્મ-દાણાદાર માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર એ સંપૂર્ણ યાંત્રિક ગુણધર્મોની શ્રેણીમાં વ્રોટ સામગ્રીની વિશિષ્ટતાઓને પૂર્ણ કરે છે અથવા તેને પાર કરે છે.

ક્યા DED ઇનકોનેલ 625 ઉચ્ચ તાપમાને મજબૂતી જાળવે છે?

હા. DED ઇનકોનેલ 625 400°C થી 850°C સુધીના તાપમાન દાયરામાં પારંપરિક કાસ્ટ મિશ્રધાતુઓની તુલનામાં વધુ મજબૂતી જાળવે છે. 700°C નીચે લચીલાપણો સ્થિર રહે છે, અને આ તાપમાનથી ઉપરના તાપમાને તે સામાન્ય રીતે ઘટે છે. આ સામગ્રી 600°C થી 850°C વચ્ચે લચીલા ફ્રેક્ચરમાંથી મિશ્ર-મોડ ફ્રેક્ચરમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે આ સેવા શ્રેણીમાં નિકલ-આધારિત સુપરઅલોયના અપેક્ષિત ઉચ્ચ તાપમાનના વર્તન સાથે સુસંગત છે.

ક્યા DED પરત્વેની સીમાઓ ઇનકોનેલ 625માં દુર્બળતા છે?

ના. સૂક્ષ્મ વિશ્લેષણ દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે કે DED Inconel 625માં ફ્રેક્ચર ગ્રેનની અંદરના ભાગમાં થાય છે, ઇન્ટરલેયર ઇન્ટરફેસિસ પર નહીં. લેયરની સીમાઓ પર કોઈ તણાવ કેન્દ્રીકરણ જોવા મળતું નથી. આગામી લેયરના જમાવટ દરમિયાન અગાઉની લેયરની સપાટીનું પુનઃગલન પૂર્ણ ધાતુકીય બંધન ઉત્પન્ન કરે છે, અને ઇન્ટરફેસ વિસ્તારો બલ્ક ડિપોઝિટ સામગ્રીથી સંરચનાત્મક રીતે અલગ નથી.

શું DED Inconel 625ને જમાવટ પછી હીટ ટ્રીટમેન્ટ આપી શકાય?

હા. DED Inconel 625ને એલોયની માનક હીટ ટ્રીટમેન્ટ વિનિર્દેશો સાથે સુસંગત સોલ્યુશન એનીલિંગ અને એજિંગ ટ્રીટમેન્ટ આપી શકાય છે. જમાવટ પછીની હીટ ટ્રીટમેન્ટ જમાવટ દરમિયાન થર્મલ સાઇકલિંગ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલા અવશેષ તણાવને દૂર કરે છે અને સૂક્ષ્મ રચનાને વધુ સમાન બનાવી શકે છે. ચોક્કસ હીટ ટ્રીટમેન્ટ સાઇકલ સેવાની પરિસ્થિતિઓ પર આધારિત છે — 870°C પર તણાવ મુક્તિ, 980-1,150°C પર સોલ્યુશન ટ્રીટમેન્ટ, અથવા મહત્તમ ઉચ્ચ તાપમાનના ગુણધર્મો માટે સંપૂર્ણ સોલ્યુશન અને એજિંગ.