DED ഇൻകോനെൽ 625 മെറ്റീരിയലിന്റെ പ്രകടനം എങ്ങനെ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു
മെറ്റീരിയൽസ് റിസേർച്ച് ലെറ്റേഴ്സിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച, ENIGMAയും നോവ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ലിസ്ബൺ-ന്റെയും ഒരു സഹകരണ ഗവേഷണ പ്രോജക്ട്, DED-നിർമ്മിത ഇൻകോനെൽ 625-ന്റെ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയെ പ്രിന്റിംഗ് പാത്ത് ഡിസൈൻ എങ്ങനെ സ്വാധീനിക്കുന്നു എന്ന് സിസ്റ്റമാറ്റിക്കായി പര്യവേക്ഷണം നടത്തി ഇൻകൊനൽ 625 . കണ്ടെത്തലുകൾ പ്രോസസ് എഞ്ചിനീയർമാർ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ നേരിട്ട് നിരീക്ഷിച്ചതിനെ സ്ഥിരീകരിച്ചു: 90° ഇന്റർലെയർ പാത്ത് സ്വിച്ചിംഗ് സ്ട്രാറ്റജി അലോയിയുടെ ഗ്രെയിൻ ഘടനയെ ദിശാസൂചകമായ കോളമുകളിൽ നിന്ന് ഏകദേശം സമചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഗ്രെയിനുകളാക്കി മാറ്റുന്നു, ഇത് 401 MPa യീൽഡ് സ്ട്രെങ്ത്, 724 MPa അൾട്ടിമേറ്റ് ടെൻസൈൽ സ്ട്രെങ്ത്, 57% എലോണഗേഷൻ എന്നിവ നൽകുന്നു — ഇത് സാധാരണ ഹോട്ട്-റോളഡ് ഇൻകോനെൽ 625-നെ അപേക്ഷിച്ച് ശക്തി-സാച്ചുറേഷൻ കോമ്പിനേഷൻ മികച്ചതാണ്.
ഇൻകൊനൽ 625 ഇത് ഉയർന്ന താപനിലയിലെ ശക്തി, കറഷൻ പ്രതിരോധം, വെൽഡബിളിറ്റി എന്നിവയുടെ സംയോജനത്തിനായി പ്രശംസിക്കപ്പെടുന്ന നിക്കൽ-അടിസ്ഥാനമായ സൂപ്പർ അലോയാണ്. എന്നാൽ സാധാരണ നിർമ്മാണ രീതി — വാക്കം ഇൻഡക്ഷൻ മെൽറ്റിംഗ് ശേഷം ഹോട്ട് വർക്കിംഗ് — ആർത്തിക്ക് സാമ്പദ്വ്യമായി നിർമ്മിക്കാവുന്ന ജ്യാമിതികളും വലിപ്പങ്ങളും പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. DED എന്തൊക്കെയാണ് നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുക എന്നതും അതിന്റെ പ്രകടനം എങ്ങനെയാണ് എന്നതും അടിസ്ഥാനപരമായി മാറ്റുന്നു.
പ്രോസസിംഗ് എന്തുകൊണ്ടാണ് കോമ്പോസിഷനിൽ കൂടുതൽ പ്രധാനപ്പെടുന്നത്
കോമ്പോസിഷനായി ഇൻകൊനൽ 625 — ഏകദേശം 58% നിക്കൽ, 20-23% ക്രോമിയം, 8-10% മോളിബ്ഡിനം, 3.15-4.15% നിയോബിയം — എന്നിവ സ്പെസിഫിക്കേഷന് അനുസരിച്ച് നിശ്ചിതമാണ്. വളരെയധികം മാറുന്നത് മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ (സൂക്ഷ്മ ഘടന) ആണ്, കൂടാതെ ഈ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ തന്നെയാണ് യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. സാമ്പ്രദായിക കാസ്റ്റിംഗിൽ, മെല്ലെയുള്ള ഘനീഭവനം മില്ലിമീറ്റർ നീളത്തിൽ കോഴ്സ് കോളമ്നാർ ഗ്രെയിനുകൾ (തൂണുകൾ പോലെയുള്ള കണികൾ) ഉണ്ടാക്കുന്നു, അതിന് വ്യക്തമായ ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിക് ടെക്സ്ചർ (സ്ഫടിക ഘടന) ഉണ്ടാകും. DED പ്രോസസ്സിംഗിൽ, ഘനീഭവനം മിനിറ്റുകളിൽ അല്ല, സെക്കൻഡുകളിൽ നടക്കുന്നു, അതുവഴി ഒരു അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമായ ഗ്രെയിൻ ഘടന (കണികാ ഘടന) ഉണ്ടാകുന്നു — പക്ഷേ പ്രത്യേക ഘടന പ്രിന്റ് പാത്ത് സ്ട്രാറ്റജി (അച്ചടിക്കുന്ന പാത) അനുസരിച്ചാണ് വ്യത്യസ്തത ഉണ്ടാകുന്നത്.
സാമാന്യ ഡിഇഡി സമീപനം — ഓരോ പാളിയും ഒരേ ദിശയിലുള്ള പാതയിൽ (0° സ്ട്രാറ്റജി) വയ്ക്കുക — മുമ്പത്തെ പാളിയിൽ നിന്ന് എപിറ്റാക്സിയാലി വളരുന്ന കോളമാർ ഗ്രെയിനുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ശക്തമായി ഓറിയന്റഡ് <001> ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിക് ടെക്സ്ചർ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ ടെക്സ്ചർ അനിസോട്രോപിക് മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു: ശക്തിയും വീഴ്ചയും ലോഡ് കോളമാർ ഗ്രെയിൻ ദിശയ്ക്ക് സമാന്തരമായോ ലംബമായോ പ്രയോഗിച്ചിരിക്കുന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ് മാറുന്നത്. ബഹു-അക്ഷ സ്ട്രെസ് അനുഭവിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾക്ക് — ഇത് ഏതാനും യഥാർത്ഥ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളെയും വിവരിക്കുന്നു — ഈ അനിസോട്രോപി ആവശ്യമില്ലാത്തതാണ്.
പ്രിന്റ് പാത്ത് ഡിസൈൻ ഗുണങ്ങളെ എങ്ങനെ മാറ്റിമറിക്കുന്നു
ENIGMA-NOVA ഗവേഷണ ടീം കണ്ടെത്തിയ പുതിയ സാങ്കേതികത ഓരോ പാളികൾക്കിടയിലും അവസ്ഥാപന പാത്ത് 90° കറുത്ത് മാറ്റുന്നതാണ്. ടൂൾപാത്ത് രീതിയിൽ ഈ ലളിതമായ മാറ്റത്തിന് ഗഹനമായ ലോഹശാസ്ത്ര പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു. ഓരോ പാളിയും മുൻപിലെ പാളിയ്ക്ക് ലംബമായി അവസ്ഥാപിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, മറ്റൊരു പാളിയിലേക്ക് തുടർച്ചയായി വളരുന്ന കോളമാർ ഗ്രെയിൻ വളർച്ച തടസ്സപ്പെടുന്നു. പുതിയ പാളി വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിക് ദിശയിലുള്ള ഉപരിതലത്തിൽ ഘനീഭവിക്കുന്നു, കൂടാതെ മുൻപിലെ പാളിയുടെ ഉപരിതലം വീണ്ടും ഉരുക്കുന്നത് സമചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഗ്രെയിനുകൾ രൂപപ്പെടാൻ പുതിയ ന്യൂക്ലിയേഷൻ സൈറ്റുകൾ നൽകുന്നു.

ഫലമായി രൂപപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മ ഘടനയുടെ ഇൻകൊനൽ 625 സാധാരണ ഡിഇഡി പ്രോസസ്സിംഗിന്റെ കോളമ്മാർ ഘടനയിൽ നിന്ന് ഇത് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്. ശരാശരി ഗ്രെയ്ൻ അളവുകൾ 100 മൈക്രോൺ നീളമുള്ള ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള കോളങ്ങളിൽ നിന്ന് ഏകദേശം 527 മൈക്രോൺ നീളവും 172 മൈക്രോൺ വീതിയുമുള്ള (ആസ്പെക്ട് റേഷിയോ 3.06) സമചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഗ്രെയ്ൻസിലേക്ക് മാറുന്നു. ഇന്റർലെയർ ഇന്റർഫേസുകളിൽ 37 മൈക്രോൺ ഗ്രെയ്ൻ വലിപ്പമുള്ള സൂക്ഷ്മഗ്രെയ്ൻ മേഖലകൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഈ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ, ഏകദേശം ഐസോട്രോപിക് ഗ്രെയ്ൻ ഘടന സാധാരണ രീതിയിൽ പ്രോസസ്സ് ചെയ്ത ഡിഇഡി മെറ്റീരിയലിനെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ദിശാസംബന്ധിയായ ശക്തി വ്യത്യാസം ഒഴിവാക്കുന്നു.
യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങളിലെ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ ശ്രദ്ധേയമാണ്. 90° പാതയിലെ റൂം താപനിലയിലുള്ള ടെൻസൈൽ പരീക്ഷണം ഇൻകൊനൽ 625 401 ± 12 എംപിഎ യീൽഡ് സ്ട്രെങ്ത്, 724 ± 5 എംപിഎ അൾട്ടിമേറ്റ് ടെൻസൈൽ സ്ട്രെങ്ത്, 57 ± 5% എലോങ്ഷൻ എന്നിവ കാണിക്കുന്നു. ഈ മൂല്യങ്ങൾ പരമ്പരാഗത ഹോട്ട്-റോളഡ് ഇൻകോനെൽ 625 ഉമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ഗുണകരമാണ്, അത് സാധാരണയായി 350-415 എംപിഎ യീൽഡ് സ്ട്രെങ്തും 690-760 എംപിഎ ടെൻസൈൽ സ്ട്രെങ്തും നേടുന്നു. ഡിഇഡി മെറ്റീരിയലിന്റെ പ്ലാസ്റ്റിസിറ്റി-സ്ട്രെങ്ത് പ്രൊഡക്റ്റ് – ശക്തിയും വീഴ്ചയും ഒരുമിച്ചുള്ള അളവ് – 41.3 ജിപിഎ*% ആയി എത്തുന്നു, ഇത് ഹോട്ട്-റോളഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ സാധാരണ 32.1 ജിപിഎ*% നെ വളരെയധികം മറികടക്കുന്നു.
ഉയർന്ന താപനില പ്രകടനം
ഇൻകൊനൽ 625 ഉയർന്ന താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനായി നിർദ്ദിഷ്ടമാക്കിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഡിഇഡി-പ്രോസസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽ 400-850°സെ താപനില ശ്രേണിയിൽ തന്റെ ഗുണനിലവാരം നിലനിർത്തുന്നു. ഈ ശ്രേണിയിൽ മുഴുവൻ പരമ്പരാഗത കാസ്റ്റ് അലോയ്കളെയും അതിജീവിക്കുന്ന ശക്തി ഗുണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. 700°സെ യിൽ താഴെ എലോങ്ഷൻ ഉയർന്ന നിലയിൽ തുടരുന്നു, ഈ താപനിലയ്ക്ക് മുകളിൽ അതിന്റെ കുറവ് അൽപ്പം മാത്രമേ കാണുന്നുള്ളൂ. ഫ്രാക്ചർ മോഡ് 600°സെ യിൽ ഡക്ടൈൽ (ഇന്റർഗ്രാനുലാർ ഡിംപ്ലഡ് ഫ്രാക്ചർ) മുതൽ 850°സെ യിൽ മിക്സഡ്-മോഡ് വരെ മാറുന്നു – ഇത് അലോയിന്റെ ലക്ഷ്യമിട്ട ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള പ്രവർത്തന പരിധിയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന പെരുമാറ്റമാണ്.
ഡിഇഡി-യിലെ ഇന്റർലെയർ ഇന്റർഫേസുകൾ ഇൻകൊനൽ 625 — ഏതൊരു ആഡിറ്റീവ് മാനുഫാക്ചറിങ് ചെയ്ത മെറ്റീരിയലിനും സാധ്യമായ ഒരു പ്രശ്നം — അത്ഭുതകരമായ സഖ്യത പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. സൂക്ഷ്മദർശന വിശകലനം വഴി വ്യൂഹത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന വിരൂപണം കാരണമുള്ള പിളർപ്പ് എല്ലായ്പ്പോഴും ഗ്രെയിൻ ആന്തരിക ഭാഗങ്ങളിൽ മാത്രമാണ് സംഭവിക്കുന്നത്, ഇന്റർലെയർ അതിരുകളിൽ അല്ല. ഈ ഇന്റർഫേസുകളിൽ ഒരു സ്ട്രെസ് കൺസെന്റ്രേഷനും നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നില്ല, അതിനാൽ ഒരു പാളിയിൽ നിന്ന് മറ്റൊരു പാളിയിലേക്കുള്ള ബന്ധം പൂർണ്ണമായും മെറ്റലൂർജിക്കൽ ആണെന്നും അത് ഒരു ഘടനാപരമായ ദുർബലതയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നില്ലെന്നും സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെടുന്നു.
സാധാരണയായ ചോദ്യങ്ങള്
ഡിഇഡി ഇൻകോനെൽ 625-ന്റെ യാന്ത്രിക ഗുണങ്ങൾ എങ്ങനെയാണ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നത്?
ഡിഇഡി-യുടെ വേഗത്തിലുള്ള ഘനീകരണം (10³-10⁵ °C/സെക്കൻഡ്) ഒരു സൂക്ഷ്മമായ ഗ്രെയിൻ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. 90° ഇന്റർലെയർ പ്രിന്റ് പാത്ത് സ്വിച്ചിംഗുമായി ചേർന്ന് കോളമ്നാർ ഗ്രെയിൻ ഘടന ഏകദേശം സമചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഗ്രെയിനുകളായി മാറുന്നു, ഫലമായി ദിശാപരമായ ഗുണനിലവാര വ്യത്യാസം പൂർണ്ണമായും നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഫലമായി 401 MPa യീൽഡ് സ്ട്രെങ്ത്, 724 MPa ടെൻസൈൽ സ്ട്രെങ്ത്, 57% എലോണേഷൻ എന്നിവ ലഭിക്കുന്നു — ഇത് സാമാന്യ ഹോട്ട്-റോൾഡ് ഇൻകോനെൽ 625-നെ ശക്തി-സാന്ദ്രത കോമ്പിനേഷനിൽ മറികടക്കുന്നു.
പ്രിന്റ് പാത്ത് സ്വിച്ചിംഗ് എന്താണ്, ഇത് ഇൻകോനെൽ 625-നായി എന്തുകൊണ്ടാണ് പ്രധാനം?
പ്രിന്റ് പാത്ത് സ്വിച്ചിംഗ് ഓരോ പാളികൾക്കിടയിലും ഡിപോസിഷൻ ദിശയെ 90° കറക്കുന്നു. ഇത് എല്ലാ പാളികളും ഒരേ ദിശയിൽ ഡിപോസിറ്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന എപിറ്റാക്സിയൽ കോളമാർ ഗ്രെയിൻ വളർച്ചയെ തടസ്സിക്കുന്നു. മുൻപത്തെ പാളിയുടെ റീമെൾട്ട് ഉപരിതലം പുതിയ ന്യൂക്ലിയേഷൻ സൈറ്റുകൾ നൽകുന്നു, ഇത് ഇക്വിയക്സ്ഡ് ഗ്രെയിൻ രൂപീകരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും കോളമാർ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ ഉണ്ടാക്കുന്ന അനിസോട്രോപിക് മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ നീക്കം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഡിഇഡി ഇൻകോനെൽ 625 യുടെ ഗുണങ്ങൾ സാമ്പ്രദായികമായി നിർമ്മിച്ച മെറ്റീരിയലുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ എങ്ങനെയാണ്?
90° പാത്ത് സ്വിച്ചിംഗ് ഓപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഡിഇഡി ഇൻകോനെൽ 625 ഹോട്ട്-റോൾഡ് മെറ്റീരിയലിന് 32.1 GPa*% ആയിരിക്കെ 41.3 GPa*% എന്ന പ്ലാസ്റ്റിസിറ്റി-സ്ട്രെങ്ത് ഗുണനഫലം നേടുന്നു. ഇത് മികച്ച സംയോജിത ശക്തിയും വഴക്കമുള്ളതുമായ ഗുണങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. വേഗത്തിൽ ഘനീഭവിക്കുമ്പോൾ രൂപപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മ ഗ്രെയിൻ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ മുഴുവൻ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെയും പരിധിയിൽ വർക്ക്ഡ് മെറ്റീരിയൽ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ പൂർത്തിയാക്കുകയോ അതിലധികം നേടുകയോ ചെയ്യുന്നു.
ഡിഇഡി ഇൻകോനെൽ 625 ഉയർന്ന താപനിലകളിൽ ശക്തി നിലനിർത്തുന്നുണ്ടോ?
അതെ. DED ഇൻകോനെൽ 625 സാമ്പ്രദായിക കാസ്റ്റ് അലോയ്കളെക്കാൾ ഉയർന്ന ശക്തി പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് 400°C മുതൽ 850°C വരെയുള്ള താപനിലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. 700°C-ന് താഴെയുള്ള താപനിലകളിൽ വസ്തുവിന്റെ വളക്കാവുന്നത സ്ഥിരത പാലിക്കുന്നു; ഈ താപനിലയ്ക്ക് മുകളിൽ അത് മിതമായി കുറയുന്നു. വസ്തു 600°C മുതൽ 850°C വരെയുള്ള താപനിലയിൽ വളക്കാവുന്നതിൽ നിന്ന് മിശ്ര മോഡ് ഫ്രാക്ചർ (മിശ്ര പിളർപ്പ്) ആയി മാറുന്നു, ഇത് ഈ പ്രവർത്തന ശ്രേണിയിൽ നിക്കൽ-അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സൂപ്പർ അലോയ്കളുടെ പ്രതീക്ഷിത ഉയർന്ന താപനില പ്രവർത്തനത്തിന് യോജിച്ചതാണ്.
ഇൻകോനെൽ 625-ന്റെ DED പാളികൾ തമ്മിലുള്ള ഇന്റർഫേസുകൾ ദുർബലതയാണോ?
അല്ല. സൂക്ഷ്മദർശന വിശകലനം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നത്, DED ഇൻകോനെൽ 625-ൽ ഫ്രാക്ചർ (പിളർപ്പ്) ഗ്രെയിൻ ആന്തരിക ഭാഗങ്ങളിൽ മാത്രമാണ് സംഭവിക്കുന്നത്, ഇന്റർലെയർ ഇന്റർഫേസുകളിൽ അല്ല. പാളികൾ തമ്മിലുള്ള അതിരുകളിൽ ഒരു വലിപ്പിക്കൽ (സ്ട്രെസ് കൺസെൻട്രേഷൻ) നിരീക്ഷിക്കുന്നില്ല. അടുത്ത പാളി ചേർക്കുമ്പോൾ മുമ്പത്തെ പാളിയുടെ ഉപരിതലം വീണ്ടും ഉരുക്കുന്നത് പൂർണ്ണ ലോഹശാസ്ത്രപരമായ ബന്ധനം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇന്റർഫേസ് മേഖലകൾ ബൾക്ക് ഡെപോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് ഘടനാപരമായി വ്യത്യസ്തമല്ല.
DEP ഇൻകോനെൽ 625-നെ ഡിപോസിഷൻ ചെയ്ത ശേഷം താപചികിത്സ ചെയ്യാൻ കഴിയുമോ?
അതെ. DED Inconel 625 അതിന്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹീറ്റ് ട്രീറ്റ്മെന്റ് സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുസൃതമായി സൊല്യൂഷൻ അനീലിംഗും ഏജിംഗ് ചികിത്സകളും നടത്താവുന്നതാണ്. ഡീപോസിഷന് ശേഷമുള്ള ഹീറ്റ് ട്രീറ്റ്മെന്റ് ഡീപോസിഷന് സമയത്ത് തെർമൽ സൈക്കിളിംഗിനെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന അവശിഷ്ട പ്രതിരോധത്തെ കുറയ്ക്കുകയും മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ കൂടുതൽ ഹോമോജിനീസ് ആക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രത്യേക ഹീറ്റ് ട്രീറ്റ്മെന്റ് സൈക്കിൾ ഉപയോഗ സാഹചര്യങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു — 870°C-ൽ സ്ട്രെസ് റിലീഫ്, 980–1,150°C-ൽ സൊല്യൂഷൻ ട്രീറ്റ്മെന്റ്, അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള പരമാവധി ഗുണങ്ങൾക്കായി പൂർണ്ണ സൊല്യൂഷൻ ട്രീറ്റ്മെന്റും ഏജിംഗും.