Velika vijest! Zajedničko postignuće Enigme, Nanjing University of Science and Technology i Univerziteta u Lisabonu: Biomimetske žuljane strukture poboljšavaju sinergijsku čvrstoću i fleksibilnost CMT-WAAM Inconel 625.

Tradicionalno, Inconel 625 proizveden od strane CMT-WAAM-a često pati od izazova kao što su neuniformna mikrostruktura, lokalizirana koncentracija napetosti i teškoća u istovremenom postizanju visoke čvrstoće i dobre vodenosti. Kako bi se suočio s ovim izazovom, tim sa Nanjing University of Science and Technology predložio je biomimetsku strategiju dizajna zgođane strukture. Sinkergično kontrolirati geometrijsku strukturu i mikrostrukturne značajke, ovaj pristup poboljšava performanse materijala za jednako podešavanje deformacije.

Na temelju gore navedene istraživačke pozadine, suradnički tim Nanjing University of Science and Technology, zajedno s partnerima uključujući University of Lisbon (Portugal) i Enigma, objavio je najnoviji istraživački rad pod nazivom Poboljšanje sinergije snage i fleksibilnosti u CMT-WAAM Inconelu 6 https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464(Ustavni ured) U ovom radu, dr. Shen Jiajia i student magistra Han Yanjun iz Škole znanosti o materijalima i inženjeringu na Nanjing University of Science and Technology su ko-prvi autori; Profesori Wang Kehong, Zhang Yong (također iz iste škole) i profesor Joao Pedro Olivelia sa Sveučilišta u Lisabonu Ova studija sustavno razjašnjava mehanizam kojim biološka heterostruktura u cik-cak-caku povećava sinergiju snage i duktiliteta CMT-WAAM Inconel 625.

1.Predloga i značaj istraživanja

CMT-WAAM kombinira nizak unos topline u procesima hladnog prijenosa metala s visokom efikasnošću deponacije WAAM-a, što ga čini idealnim za brzu proizvodnju velikih metalnih komponenti. U pogledu legura na bazi nikla kao što je Inconel 625, ova tehnologija pruža značajne prednosti u poboljšanju učinkovitosti proizvodnje i smanjenju troškova proizvodnje.

Međutim, u stvarnoj proizvodnji, višestruki toplinski ciklusi tijekom procesa odlaganja, ponovno topljenje među slojevima i planiranje staze zajednički utječu na morfologiju zrna, kristalografsku orijentaciju i lokalnu raspodjelu napetosti / napetosti. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u proizvodnom sektoru u Uniji primjenjuje se sustav za proizvodnju električne energije. Stoga je aktivno reguliranje i kontrola ponašanja deformacije materijala kroz mikrostrukturni dizajn postao važan pristup za poboljšanje ukupne učinkovitosti legura proizvedenih WAAM-om.

Hijerarhijske strukture u prirodi, kao što su školjke, kosti i žugavi interfejsi, često postižu odličnu toleranciju na oštećenje mehanizmima poput "geometrijske međusobne blokade, razdvajanja napetosti i deflekcije pukotina". Inspiracija iz ove biomimetske filozofije dizajna, ova studija konstruira zigzag arhitekturu u CMT-WAAM Inconelu 625, pružajući novi pristup mikro-strukturnom dizajnu za istodobno povećanje čvrstoće i fleksibilnosti aditivno proizvedenih legura.

Slika 1: Schematički prikaz koncepta dizajna cik-cak strukture na temelju bio-inspiracije

2 ∆ Detalji ispitivanja

U ovoj studiji, uzorci legure Inconel 625 deponirani su putem procesa CMT-WAAM, a konstrukcija je sa zgođenim strukturama s prostornim valovima izgrađena kroz planiranje alata. Ova strategija uklanja jedinstveni ravni interfejs vezivanja između međusloja, umjesto toga formira kontrolirane strukturne jedinice na makroskopskim geometrijskim i mikroskopskim strukturnim razinama.

Kako bi se sveobuhvatno otkrio utjecaj strukturalnog dizajna na mikrostrukturu i karakteristike legure Inconel625, ova studija koristi pristup multiskalnog karakterizacije: mikro-strukturna evolucija analizirana je pomoću tehnika kao što su optička mikroskopska, skenirana elektronska mikroskopska i difrakcija

Slika 2: Strategija deponiranja

3 ∆ Rezultati i rasprava

3.1 Izgradnja zigežadne strukture na temelju biološke inspiracije

U usporedbi s konvencionalnim pravim putem ili jedinstvenim slojevima struktura, struktura cik-cak uvodi periodične okretanja i interfejsne valove u geometriji, stvarajući regije s različitim lokalnim deformacijskim odgovorima unutar materijala. Pod naprezanjem, međusobno ograničenje i kooperativna deformacija događaju se između tih različitih regija, čime se pomaže raspršiti lokalne koncentracije napetosti.

Ključ ovog konstrukcijskog dizajna leži ne samo u izmjeni putanja odlaganja, već i u zajedničkoj regulaciji načina deformacije putem mikrostrukturnih varijacija i geometrijskih valova izazvanih putanjem. Na taj način materijal može postići stabilnije ponašanje tvrđanja pri radu, uz zadržavanje ukupne nosivosti.

3.2 Mikrostrukturne karakteristike

Mikrostrukturna analiza otkriva da ulazna toplina, ponovno topljenje među slojevima i promjene puta tijekom procesa CMT-WAAM zajednički utječu na morfologiju zrna i lokalnu mikrostrukturnu distribuciju. Mikrostrukturne razlike u zigzag strukturiranim područjima pružaju osnovu za deformaciju, omogućavajući bogatije razdvajanje naprezanja i dislokacijske ponašanja tijekom procesa deformacije.

Treba napomenuti da struktura cik-cak ne podrazumijeva uvođenje slabih sučelja. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i člankom 3. stavkom 2. točkom (b) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i člankom 3. točkom (c) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i člankom 3. točkom (c) Uredbe (EZ)

Slika 3: Schematički prikaz mikrostrukturnih značajki u cik-cak strukturi bio-inspirirane

3.3 Mehanička svojstva pri sobnoj temperaturi

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju CMT-WAAM Inconel 625 za upotrebu u proizvodnji CMT-WAAM Inconel 625 za upotrebu u proizvodnji CMT-WAAM Inconel 625 za upotrebu u proizvodnji CMT-WAAM Inconel 625 U usporedbi s konvencionalnom jedinstvenom strukturom, cik-cak struktura odgađa plastičnu nestabilnost poboljšanom koordinacijom lokalnog napetosti i sposobnosti otvrdnje rada, čime se postižu superiorna ukupna mehanička svojstva.

Sinergijsko poboljšanje čvrstoće i fleksibilnosti je glavni vrhunac ove studije. Tijekom deformacije na vladanju, struktura cik-cak može promijeniti put evolucije naprezanja, omogućavajući različitim područjima unutar materijala da zajednički sudjeluju u plastičnoj deformaciji, čime se izbjegava prijevremena koncentracija štete u lokalnim područjima.

Slika 4: Sinergijsko povećanje čvrstoće i fleksibilnosti u CMT-WAAM Inconelu 625

3.4 Mehanizam deformacije

Analiza mehanizma pokazuje da struktura cik-cak može izazvati složeniju lokalnu raspodjelu napetosti i promicati kooperativnu deformaciju između mekih i tvrdih regija unutar strukture cik-cak. U slučaju deformacije, između geometrijski valovitih područja i susjednih mikrostrukturnih područja javljaju se uzajamna ograničenja, čime se olakšava akumulacija dislokacija, jačanje stražnjeg napona i poboljšana sposobnost tvrđanja rada.

Ovaj mehanizam omogućuje materijalu da se više ne oslanja samo na jednaku plastičnu deformaciju kada je podvrgnut vanjskom opterećenju, već da se prilagodi napetosti kroz sinergijsku suradnju više regija. Stoga materijal zadržava dobru fleksibilnost uz povećanu čvrstoću, što je važna osnova za integrirani dizajn strukture i svojstava legura na bazi nikla CMT-WAAM.

Slika 5: Šematska slika mehanizma cik-cak strukture bio-inspirirane u regulaciji ponašanja deformacije

4, Zaključak

U ovoj studiji uvodi se koncept biomimetskog konstrukcijskog dizajna u proizvodnju legure CMT-WAAM Inconel 625 i predlaže se nova strategija za povećanje sinergije između čvrstoće i fleksibilnosti kroz zgočanu strukturu. Ova strategija odvaja se od konvencionalnog pristupa koji se oslanja isključivo na optimizaciju parametara procesa, naglašavajući umjesto toga aktivnu kontrolu ponašanja deformacije materijala kroz dizajn strukturnih jedinica.

Rezultati istraživanja pokazuju da je zgođena struktura može poboljšati lokalnu raspodjelu napetosti, poboljšati koordiniranu sposobnost deformacije među različitim regijama, i povećati materijal s radno-tvrdnja sposobnost. Ovaj mehanizam pomaže ublažiti uobičajeno pitanje koncentracije lokalizirane napetosti u legurama koje se proizvode aditivno, čime se postiže bolja usklađenost između čvrstoće i fleksibilnosti.

Ova je dostignuća ne samo da obogaćuje istraživanje mehanizama tvrđivanja legura na bazi nikla, već i pruža nove dizajnerske ideje i tehničke referencije za visoko-performančnu aditivnu proizvodnju zrakoplovne opreme, energetske opreme i složenih velikih metalnih komponenti.

5 ̊Papirno povezivanje

Naziv članka:Poboljšanje sinergije snage i fleksibilnosti u CMT-WAAM Inconelu 625 putem bio-inspirirane zigzag heterostrukture

Časopis:Materijali & inženjering

Autor: Y.J. Han, J.J. Shen, B.H. Zhang, S.Y. Yuan, W. Dong, Y. Cheng, L.L. Wu, Y. Peng, J.P. Oliveira, Y. Zhang, K.H. Wang

- U redu.

https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464