નવી જાહેરાત! એનિગ્મા અને નોવા યુનિવર્સિટી લિસ્બનની સંયુક્ત સિદ્ધિ: માર્ગ અનુકૂલન આર્ક એડિટિવ ઇન્કોનેલ 625 ના ઓરડાનું તાપમાન અને ઉચ્ચ તાપમાન કામગીરી સુધારે છે.

ઉદ્ભવતી એડિટિવ્ ઉત્પાદન ટેકનોલોજી તરીકે, DED (ડાયરેક્ટ ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ) એ Inconel 625 મિશ્રધાતુના ઉત્પાદનમાં તેની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઓછી લાગત, અને મોટા પાયે આકાર આપવાની ક્ષમતાને કારણે અનન્ય લાભો દર્શાવ્યા છે. જો કે, પરંપરાગત DED પ્રક્રિયા ઘણીવાર <001> દિશા સાથેની સ્તંભાકાર સ્ફટિક રચનાનું પરિણામ આપે છે, જેને કારણે સામગ્રીમાં આદર્શ મજબૂતી અને લચકતા બંને મેળવવી મુશ્કેલ બને છે.

I. સંશોધન પૃષ્ઠભૂમિ અને મહત્વ

સુધારેલ લાઇન ઊર્જા ઘનતા (LED) કૉલમની રૂપરેખાઓને લગભગ સમાન રૂપરેખાઓમાં પરિવર્તિત કરીને Inconel 625 મિશ્રધાતુના પ્રદર્શનમાં સુધારો કરી શકે છે, તેવું તાજેતરના અભ્યાસોમાં જણાવાયું છે; છતાં, છાપ માર્ગ સ્વિચિંગની ભૂમિકાની ચોક્કસ પ્રક્રિયા અસ્પષ્ટ રહે છે. ઉપરાંત, ઉમેરાતી ઉત્પાદનની વિશિષ્ટ આંતરડાની સીમા લાક્ષણિકતાઓ મટિરિયલ યાંત્રિક ગુણધર્મો ખાસ કરીને ઊંચા તાપમાને ખૂબ પ્રભાવિત કરે છે, જ્યાં તે સીમા તણાવ એકઠો કરી શકે છે અને અકાળે નિષ્ફળતા થઈ શકે છે. તેથી, અલગ અલગ તાપમાને આંતરડાની સીમા પર પ્રભાવ પાડતી પ્રક્રિયાઓની તપાસ કરવી એ પ્રક્રિયાઓને અનુકૂળિત કરવા અને મટિરિયલ પ્રદર્શન વધારવા માટે ખૂબ મૂલ્યવાન છે .

ઉલ્લેખિત સંશોધન પૃષ્ઠભૂમિને આધારે, એનિગ્માએ ટેકનોલોજી અને ટીમ સાથે સહકાર કર્યો પોર્ટુગલમાં NOVA યુનિવર્સિટી લિસ્બન સાથે મળીને તેમના નવીનતમ સંશોધનના પરિણામો પ્રકાશિત કર્યા મટિરિયલ્સ રિસર્ચ લેટર્સ શીર્ષક હેઠળ સુધારેલ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને વિકૃતિ ક્રિયાવિધિ s in DED Inconel 625 પ્રિન્ટિંગ પાથ સ્વિચિંગ દ્વારા ,” મટિરિયલ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને મિકેનિકલ પ્રોપર્ટીઝ પર પ્રિન્ટિંગ પાથ ડિઝાઇનની અસરની સિસ્ટમેટિક રીતે તપાસ કરી.

સ્ત્રોત [1]

II. પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓ

આ અભ્યાસમાં ઠંડી ધાતુ ટ્રાન્સફર (CMT) DED ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ 70% Ar + 30% He મિશ્રિત વાયુના સંરક્ષિત વાતાવરણ હેઠળ Inconel 625 મિશ્રધાતુના નમૂનાઓ બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રાયોગિક પરિણામોની વિશ્વસનીયતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, સંશોધન ટીમે મુખ્ય પ્રક્રિયા પરિમાણોને અનુકૂલિત કર્યા: વર્તમાન 116 A, તારની ઝડપ 4.6 m/minute, અને લાઇન ઊર્જા ઘનતા 140 J/mm. 50 mm વ્યાસ અને 100 mm લંબાઈ સાથેના નળાકાર નમૂનાઓની તૈયારી માટે લેયર-ટુ-લેયર 90° રોટેશન પાથ રણનીતિ અપનાવવામાં આવી હતી.

સ્ત્રોત [1]

મટિરિયલ ગુણધર્મોનું વ્યાપક રીતે વર્ણન કરવા માટે, મલ્ટી-સ્કેલ એનાલિસિસ પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવી હતી : એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD), ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી (OM), સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી-ઇલેક્ટ્રોન બેકસ્કેટર્ડ ડિફ્રેક્શન (SEM-EBSD) અને ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (TEM) સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરીને સૂક્ષ્મસંરચનાત્મક વિકાસનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું; ખંડિત ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન 25°C થી 850°C તાપમાન પર માઇક્રોહાર્ડનેસ ટેસ્ટિંગ અને તાણ પરીક્ષણોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું.

III. પરિણામો અને ચર્ચા

3.1 સૂક્ષ્મસંરચનાત્મક લાક્ષણિકતાઓ

સૂક્ષ્મસંરચનાત્મક વિશ્લેષણ દ્વારા છાપવાના માર્ગની ડિઝાઇનની મહત્વપૂર્ણ અસર જોવા મળી. પરંપરાગત 0° માર્ગ ધરાવતા નમૂનાઓની તુલનામાં, 90° માર્ગ સ્વિચિંગનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરાયેલા નમૂનાઓમાં લગભગ સમઘનીય સ્ફટિક લાક્ષણિકતાઓ જોવા મળી: સરેરાશ દાણાની લંબાઈ 527 ± 5 μm, પહોળાઈ 172 ± 7 μm (આકાર ગુણોત્તર 3.06) અને સ્તરોની સાંધા સપાટી પર નાના દાણાવાળા વિસ્તારો (37 ± 2 μm) રચાયા. XRD વિશ્લેષણ દ્વારા પુષ્ટિ થઈ કે નમૂનાઓ એકલ-તત્વીય ફેસ-સેન્ટર્ડ ક્યૂબિક રચના ધરાવે છે.

સ્ત્રોત [1]

સંશોધન દ્વારા પુષ્ટિ થઈ છે કે ઉચ્ચ LED ને પાથ સ્વિચિંગ સાથે જોડવાથી ઓગળેલા ધાતુના તાપમાન ઢાળને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકાય છે, સ્તંભાકાર ક્રિસ્ટલના એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિને દબાવી શકાય છે અને પુનઃ ઓગાળવાની ઊંડાઈ વધારીને અને નવા ન્યુક્લિએશન સ્થાનો પ્રદાન કરીને સમાન ક્રિસ્ટલ રચનાને પ્રોત્સાહન આપી શકાય છે, જેથી મટિરિયલના સૂક્ષ્મ રચનાને અનુકૂલિત કરી શકાય . આ પ્રક્રિયાનું સંયોજન સ્તંભાકાર ક્રિસ્ટલથી સમાન ક્રિસ્ટલમાં રૂપાંતર કરવાની અસરકારક રીત પ્રદાન કરે છે.

3.2 ઓરડાના તાપમાને યાંત્રિક ગુણધર્મો

ઓરડાના તાપમાને યાંત્રિક ગુણધર્મોના પરીક્ષણો સૂચવે છે કે 90° છાપકામ પાથનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરેલા Inconel 625 ના નમૂનાઓ ઉત્તમ શક્તિ-સુઘડતા મેળ ધરાવે છે, જેમાં 401 ± 12 MPa નું યિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ, 724 ± 5 MPa નું ટેન્સાઇલ સ્ટ્રેન્થ અને 57 ± 5% નું એલોંગેશન છે .સામગ્રી સામાન્ય ત્રણ-તબક્કાના કાર્ય કઠોરતાનો અભ્યાસ દર્શાવે છે, ખાસ કરીને 8–25% તણાવ રેન્જમાં વધુ કાર્ય કઠોરતાની ક્ષમતા દર્શાવે છે, જેના પરિણામે 41.3 GPa*% નો ઉચ્ચ પ્લાસ્ટિસિટી-સ્ટ્રેન્થ પ્રોડક્ટ મળે છે, જે પરંપરાગત હૉટ-રોલ્ડ મિશ્રધાતુઓ (32.1 GPa*%) કરતાં ઘણો વધારે છે.

સ્ત્રોત [1]

સૂક્ષ્મ રચનાના વિશ્લેષણમાં ખુલાસો થયો કે લગભગ સમાન આકારવાળા નમૂનાઓ વધુ કણ કદ દર્શાવે છે (232 ± 16 μm vs. હૉટ-રોલ્ડ નમૂનાઓ < 130 μm), અને તેમની શ્રેષ્ઠ કામગીરી મુખ્યત્વે બે પરિબળોમાંથી ઉદ્ભવે છે: પહેલું, ડિસ્લોકેશન મજબૂતીકરણની મુખ્ય ભૂમિકા, અને બીજું, એક વિશિષ્ટ વિકૃતિ યંત્ર. સૂક્ષ્મ વિશ્લેષણમાં ખુલાસો થયો કે વિકૃતિ દરમિયાન, સામગ્રી ઉચ્ચ-ઘનતાવાળી ડિસ્લોકેશન દિવાલો અને ડિસ્લોકેશન લૉક રચનાઓ બનાવે છે. આ સૂક્ષ્મ રચનાત્મક લક્ષણો અસરકારક રીતે ડિસ્લોકેશન ગતિને અટકાવે છે, જેથી સામગ્રીની મજબૂતી વધે છે . વધુ મહત્વની વાત એ છે કે ઇન્ટરલેયર ઈન્ટરફેસીસ પર કોઈ તણાવ કેન્દ્રીકરણ જોવા મળ્યું નથી, અને ફ્રેક્ચર હંમેશા ગ્રેન બાઉન્ડ્રીઝની અંદર થતું હતું, જે પુષ્ટિ કરે છે કે પ્રિન્ટિંગ પાથ દ્વારા રચાયેલા ઈન્ટરફેસ મટિરિયલ પર્ફોર્મન્સને પ્રભાવિત કરતા નથી . આ વિશિષ્ટ ડિસ્લોકેશન મોશનનું આ અખંડિત ઈન્ટરફેસિસ સાથે સંયોજન એ મટિરિયલના ઉત્કૃષ્ટ સંપૂર્ણ ગુણધર્મોને એકસાથે આપે છે.

3.3 ઉચ્ચ તાપમાન યાંત્રિક ગુણધર્મો

ઉચ્ચ તાપમાન યાંત્રિક ગુણધર્મ પરીક્ષણે નિયર-સમઘન ઇનકોનેલ 625 મિશ્રધાતુની ઉત્કૃષ્ટ ઉચ્ચ તાપમાન અનુકૂલનક્ષમતા બતાવી છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે 400–850°Cના વિસ્તૃત તાપમાન શ્રેણીમાં આ મટિરિયલના શક્તિ ગુણધર્મો સતત પરંપરાગત ઢાળવામાં આવેલા મિશ્રધાતુઓને શ્રેષ્ઠતા ધરાવે છે. નોંધપાત્ર રીતે, 700°C કરતાં નીચેની સ્થિતિમાં તેનું લંબાવું ઊંચા સ્તરે જળવાઈ રહે છે, અને 700°C પછી માત્ર સહેજ ઘટાડો જોવા મળે છે. ફ્રેક્ચર મૉર્ફોલૉજી એનાલિસિસ દ્વારા, આ અભ્યાસમાં તાપમાન-આધારિત ફ્રેક્ચર વર્તન પારદર્શિતા જોવા મળી: 600°C તાપમાને, ફ્રેક્ચરમાં સામાન્ય ઇન્ટરગ્રેન્યુલર ડક્ટાઇલ ફ્રેક્ચરના ગુણધર્મો જોવા મળ્યા, જેમાં ફ્રેક્ચર સપાટી પર સમાનરૂપે વિતરિત નાના ડક્ટાઇલ ડિમ્પલ્સ હતા; 750°C અને 800°C વચ્ચે, ફ્રેક્ચર મોડ ઇન્ટરગ્રેન્યુલર ફ્રેક્ચર તરફ વળે છે, જે સ્પષ્ટ બ્રિટલ ફ્રેક્ચરના ગુણધર્મો દર્શાવે છે; જ્યારે તાપમાન 850°C સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ફ્રેક્ચર સપાટી પર ડક્ટાઇલ ડિમ્પલ્સ અને બ્રિટલ ફ્રેક્ચર પ્લેન્સ બંનેની લાક્ષણિકતાઓ સાથે મિશ્ર ફ્રેક્ચરની લાક્ષણિકતા જોવા મળે છે.

સ્ત્રોત [1]

IV. નિષ્કર્ષ

આ અભ્યાસમાં ઇનકોનેલ 625 મિશ્રધાતુની સૂક્ષ્મ રચના અને ગુણધર્મ પર છાપ માર્ગની ડિઝાઇનની મહત્વપૂર્ણ અસર જોવા મળી છે. ઉચ્ચ ઊર્જા ઇનપુટ સાથેની છાપ રણનીતિનો ઉપયોગ કરીને તથા સ્તર-થી-સ્તર વચ્ચે 90° નું ભ્રમણ કરાવીને, પરંપરાગત સ્તંભાકાર અના રચનાને સફળતાપૂર્વક એકસરખી લગભગ સમાન અનાજ રચનામાં પરિવર્તિત કરવામાં આવી છે. ઉન્નત સૂક્ષ્મ રચનાત્મક વિશ્લેષણ તકનીકો દ્વારા જાણવા મળ્યું કે આ અનોખી રચનામાં વિકૃતિ દરમિયાન વિશિષ્ટ અસ્થિરતા ગતિ પેટર્ન હોય છે: માત્ર સમતલીય સરકોડો થતો નથી, પણ ઉચ્ચ-ઘનતાવાળી અસ્થિરતા દીવાલો અને ખાસ અસ્થિરતા લૉક રચનાઓનું નિર્માણ થાય છે. આ સૂક્ષ્મ રચનાત્મક ક્રિયાવિધિઓની સહયોગી ક્રિયા સામગ્રીને બંને ઉત્કૃષ્ટ શક્તિ અને લવચીકતા પ્રદાન કરે છે.

છાપતી સમયે રચાયેલા સ્તર-વચ્ચેના નાના અનાજ વિસ્તારો માત્ર કામગીરીને નબળી ન પાડે તેમજ તેને વધારે મજબૂત બનાવે. પરીક્ષણ પરિણામો દર્શાવે છે કે આ ઑપ્ટિમાઇઝડ નિયર-ઇક્વિએક્સડ ક્રિસ્ટલ રચના ઓરડાના તાપમાનથી લઈને ઉચ્ચ તાપમાન સુધીના વિસ્તૃત તાપમાન શ્રેણીમાં ઉત્કૃષ્ટ યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે. આ શોધ એરોસ્પેસ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ ઘટકોના ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ માટે નવી પ્રક્રિયા અંગેની જાણકારી પૂરી પાડે છે, જે વિસ્તૃત એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ દર્શાવે છે.

પેપર લિંક：

[1] https://doi.org/10.1080/21663831.2025.2476174