ब्रेकिंग न्यूज़! एनिग्मा और NOVA विश्वविद्यालय लिस्बन की संयुक्त उपलब्धि: मार्ग अनुकूलन से आर्क एडिटिव Inconel 625 के कमरे के तापमान और उच्च तापमान प्रदर्शन में सुधार हुआ।

एक उभरती हुई संवर्धित निर्माण तकनीक के रूप में, DED (डायरेक्ट इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज) ने Inconel 625 मिश्र धातु के निर्माण में अपनी उच्च दक्षता, कम लागत और बड़े पैमाने पर आकार बनाने की क्षमता के कारण विशिष्ट लाभ दिखाए हैं। हालांकि, पारंपरिक DED प्रक्रिया में अक्सर एक स्पष्ट <001> अभिविन्यास के साथ एक स्तंभाकार क्रिस्टल संरचना का निर्माण होता है, जिसके कारण सामग्री में आदर्श शक्ति और तन्यता दोनों प्राप्त करना मुश्किल होता है।

I. अनुसंधान पृष्ठभूमि एवं महत्व

हाल के अध्ययनों में पाया गया है कि रेखीय ऊर्जा घनत्व (LED) में वृद्धि से Inconel 625 मिश्र धातु के प्रदर्शन में प्रभावी सुधार हो सकता है, क्योंकि इससे स्तंभाकार दानों (ग्रेन्स) का रूप लगभग समबाहु दानों में परिवर्तित हो जाता है; हालाँकि, प्रिंट पथ स्विचिंग की भूमिका के विशिष्ट तंत्र के बारे में अभी तक स्पष्टता नहीं है। इसके अतिरिक्त, एडिटिव निर्माण (Additive Manufacturing) के विशिष्ट अंतर-स्तरीय अंतरापृष्ठ (इंटरफ़ेस) विशेषताएँ सामग्री के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती हैं, विशेष रूप से उच्च तापमान पर, जहाँ यह अंतरापृष्ठ पर विकृति सांद्रता (strain concentration) और आकस्मिक विफलता (premature failure) का कारण बन सकती हैं। इसलिए, विभिन्न तापमानों पर अंतर-स्तरीय अंतरापृष्ठ के प्रभाव तंत्र की जांच करना प्रक्रियाओं के अनुकूलन और सामग्री के प्रदर्शन में सुधार के लिहाज से बहुत मूल्यवान है। .

उपरोक्त अनुसंधान पृष्ठभूमि के आधार पर, एनिग्मा ने प्रौद्योगिकी और से एक टीम के साथ सहयोग किया और NOVA University Lisbon पुर्तगाल में Materials Research Letters शीर्षक से अपने नवीनतम अनुसंधान निष्कर्ष प्रकाशित किए उन्नत यांत्रिक गुण और विरूपण क्रियाविधि dED इनकॉनेल 625 में s प्रिंटिंग पाथ स्विचिंग द्वारा ,” सामग्री की सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों पर प्रिंटिंग पथ डिज़ाइन के प्रभाव की व्यवस्थित जांच करना।

स्रोत [1]

II. प्रायोगिक विधियाँ

इस अध्ययन में कोल्ड मेटल ट्रांसफर (CMT) DED तकनीक का उपयोग 70% Ar + 30% He मिश्रित गैस के सुरक्षात्मक वातावरण में Inconel 625 मिश्र धातु के नमूनों के निर्माण के लिए किया गया। प्राप्त परिणामों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, शोध दल ने मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर्स का अनुकूलन किया: धारा 116 A, तार आगे बढ़ाने की गति 4.6 मीटर/मिनट, और रेखीय ऊर्जा घनत्व 140 J/mm। 50 मिमी व्यास और 100 मिमी लंबाई के बेलनाकार नमूनों को तैयार करने के लिए एक परत-दर-परत 90° घूर्णन पथ रणनीति अपनाई गई थी।

स्रोत [1]

सामग्री गुणों की व्यापक विशेषता के लिए, एक बहु-स्तरीय विश्लेषण विधि अपनाई गई थी : सूक्ष्मसंरचनात्मक विकास का विश्लेषण XRD, OM, SEM-EBSD और TEM सिस्टम का उपयोग करके किया गया था; यांत्रिक गुणों का मूल्यांकन कमरे के तापमान और उच्च तापमान (400-850°C) पर माइक्रोहार्डनेस परीक्षण और तन्यता प्रयोगों का उपयोग करके किया गया था।

III. परिणाम और चर्चा

3.1 सूक्ष्मसंरचनात्मक विशेषताएँ

सूक्ष्मसंरचनात्मक विश्लेषण ने मुद्रण पथ डिज़ाइन के महत्वपूर्ण प्रभाव को दर्शाया। पारंपरिक 0° पथ वाले नमूनों की तुलना में, 90° पथ स्विचिंग का उपयोग करके तैयार किए गए नमूनों ने अद्वितीय लगभग-आइसोट्रॉपिक क्रिस्टल विशेषताओं को प्रदर्शित किया: औसत दाने की लंबाई 527 ± 5 माइक्रोन, चौड़ाई 172 ± 7 माइक्रोन (आकृति अनुपात 3.06), और परतों के इंटरफेस पर सूक्ष्म दानों वाले क्षेत्र (37 ± 2 माइक्रोन) बने। XRD विश्लेषण से पुष्टि हुई कि नमूने एकल-चरण फेस-सेंटर्ड क्यूबिक संरचना प्रदर्शित करते हैं।

स्रोत [1]

शोध से पुष्टि हुई है कि उच्च एलईडी के संयोजन से पथ स्विचिंग पिघला हुआ पूल तापमान प्रवणता को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है, स्तंभाकार क्रिस्टल एपिटैक्सियल वृद्धि को दबा सकता है और पुनः पिघलाने की गहराई बढ़ाकर और नए न्यूक्लिएशन स्थलों की आपूर्ति करके समानाक्ष क्रिस्टल निर्माण को बढ़ावा देता है, जिससे सामग्री के सूक्ष्म संरचना को अनुकूलित किया जाता है इस प्रक्रिया के संयोजन से स्तंभाकार क्रिस्टल से समानाक्ष क्रिस्टल में परिवर्तन की ओर जाने का एक प्रभावी साधन प्रदान करता है।

3.2 कक्ष तापमान पर यांत्रिक गुण

कक्ष तापमान पर यांत्रिक गुण परीक्षणों से पता चलता है कि 90° मुद्रण पथ का उपयोग करके तैयार किए गए इनकॉनेल 625 नमूनों में उत्कृष्ट शक्ति-लचीलेपन का मेल होता है, जिसमें 401 ± 12 MPa की उपज शक्ति, 724 ± 5 MPa की तन्य शक्ति और 57 ± 5% का विस्तार होता है .यह सामग्री सामान्य तीन-स्तरीय कार्य-कठोरता व्यवहार प्रदर्शित करती है, विशेष रूप से 8–25% विकृति सीमा में बढ़ी हुई कार्य-कठोरता क्षमता दर्शाती है, जिसके परिणामस्वरूप 41.3 GPa*% की उच्च प्लास्टिकता-सामर्थ्य उत्पाद प्राप्त होता है, जो पारंपरिक गर्म लुढ़काई मिश्र धातुओं (32.1 GPa*%) की तुलना में काफी बेहतर है।

स्रोत [1]

सूक्ष्मसंरचनात्मक विश्लेषण से पता चलता है कि लगभग समभुजाकार नमूनों में बड़े दानों का आकार (232 ± 16 μm vs. गर्म लुढ़काई नमूने < 130 μm) होता है, और उनका उत्कृष्ट प्रदर्शन मुख्य रूप से दो कारकों से उत्पन्न होता है: सबसे पहले, विस्थापन सुदृढीकरण की मुख्य भूमिका, और दूसरा, एक विशिष्ट विरूपण क्रियाविधि। सूक्ष्म विश्लेषण से पता चला कि विरूपण के दौरान, सामग्री उच्च-घनत्व वाले विस्थापन दीवारों और विस्थापन लॉक संरचनाओं का निर्माण करती है। ये सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताएं प्रभावी ढंग से विस्थापन गति को रोकती हैं, जिससे सामग्री की शक्ति में वृद्धि होती है . अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि इंटरलेयर इंटरफेस पर कोई तनाव केंद्रण नहीं देखा गया, और भंग हमेशा कण सीमाओं के भीतर हुई, जिससे पुष्टि होती है कि मुद्रण पथ द्वारा निर्मित इंटरफ़ेस सामग्री के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करते हैं यह अद्वितीय असंतुलन गति और अखंडित इंटरफ़ेस है जो सामग्री के उत्कृष्ट समग्र गुणों को साझा रूप से प्रदान करती है।

3.3 उच्च-तापमान यांत्रिक गुण

उच्च-तापमान यांत्रिक गुण परीक्षण ने पाया है कि लगभग-आइसोट्रॉपिक Inconel 625 मिश्र धातु की उच्च-तापमान अनुकूलन क्षमता बहुत अच्छी है। शोध से पता चलता है कि 400–850°C के विस्तृत तापमान परिसर में, इस सामग्री के शक्ति गुण पारंपरिक ढलाई मिश्र धातुओं के गुणों की तुलना में लगातार बेहतर हैं। उल्लेखनीय रूप से, 700°C से नीचे इसकी लंबाई में वृद्धि अधिक स्तर पर बनी रहती है, 700°C से अधिक होने के बाद केवल थोड़ी कमी देखी जाती है। भंग आकृति विज्ञान विश्लेषण के माध्यम से, अध्ययन में तापमान-निर्भर भंग व्यवहार संक्रमण के स्पष्ट लक्षण देखे गए: 600°C पर, भंग में अंतर-कणीय तन्य भंग विशेषताएं दिखाई दीं, जिसमें भंग सतह पर समान रूप से वितरित उथले तन्य डिम्पल्स दिखाई दिए; 750°C से 800°C के बीच, भंग मोड अंतर-कणीय भंग में संक्रमण हो गया, जिसमें स्पष्ट भंगुर भंग विशेषताएं दिखाई दीं; जब तापमान 850°C तक पहुंच जाता है, तो भंग सतह में तन्य डिम्पल्स और भंगुर भंग सतहों दोनों के साथ मिश्रित भंग विशेषता दिखाई देती है।

स्रोत [1]

IV. निष्कर्ष

यह अध्ययन प्रिंट पथ डिज़ाइन के माइक्रोस्ट्रक्चर और इनकॉनेल 625 मिश्र धातु के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव को साबित करता है। उच्च ऊर्जा इनपुट वाली प्रिंटिंग रणनीति के साथ-साथ परत से परत 90° के रोटेशन के उपयोग से पारंपरिक कॉलमर ग्रेन संरचना को सफलतापूर्वक एक समान लगभग इक्विएक्सड ग्रेन संरचना में परिवर्तित किया गया। उन्नत माइक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषण तकनीकों के माध्यम से पाया गया कि यह विशिष्ट संरचना विकृति के दौरान विशिष्ट डिस्लोकेशन गति पैटर्न प्रदर्शित करती है: केवल प्लानर स्लिप ही नहीं, बल्कि उच्च-घनत्व वाले डिस्लोकेशन वॉल्स और विशेष डिस्लोकेशन लॉक संरचनाओं का भी निर्माण होता है। इन सूक्ष्म संरचनात्मक तंत्रों की सहजीवी अंतःक्रिया सामग्री को उत्कृष्ट शक्ति और लचीलापन दोनों से युक्त करती है।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि प्रिंटिंग के दौरान बनने वाले इंटरलेयर फाइन-ग्रेन क्षेत्रों ने प्रदर्शन को केवल कमजोर ही नहीं किया, बल्कि इसे बढ़ा भी दिया। परीक्षण परिणामों में दर्शाया गया है कि यह अनुकूलित लगभग समान-अक्षीय क्रिस्टल संरचना कमरे के तापमान से लेकर उच्च तापमान तक के विस्तृत तापमान परिसर में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण प्रदर्शित करती है। यह खोज एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण घटकों के उच्च-प्रदर्शन वाले एडिटिव निर्माण के लिए नई प्रक्रिया अंतर्दृष्टि प्रदान करती है, जिससे व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं की प्रदर्शनी होती है।

पेपर लिंक：

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