DED इनकोनेल ६२५ साहित्याच्या कार्यक्षमतेमध्ये कशी सुधारणा करते?

DED इनकोनेल ६२५ साहित्याच्या कार्यक्षमतेमध्ये कशी सुधारणा करते

एनिग्मा आणि नोव्हा विद्यापीठ, लिस्बन यांच्या संयुक्त संशोधन प्रकल्पात, मटेरियल्स रिसर्च लेटर्समध्ये प्रकाशित, DED-निर्मित इनकोनेल ६२५ च्या रचना आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर मुद्रण मार्गाच्या डिझाइनचा प्रभाव कसा पडतो हे पद्धतशीरपणे संशोधित करण्यात आले Inconel 625 शोधातील निष्कर्षांनी प्रक्रिया अभियंत्यांनी व्यवहारात पाहिलेले तथ्य पुष्टी केले: ९०° इंटरलेयर पाथ स्विचिंग रणनीतीमुळे मिश्रधातूची धातूकण संरचना दिशात्मकपणे असलेल्या स्तंभांपासून जवळजवळ समान-बाजूच्या धातूकणांमध्ये रूपांतरित होते, ज्यामुळे ४०१ एमपीए, अंतिम तन्य ताकत ७२४ एमपीए आणि ५७% लांबीची वाढ होते — ही ताकत-लवचिकता संयोजन ऐतिहासिक गरम रोल केलेल्या इन्कोनेल ६२५ पेक्षा उत्तम आहे.

Inconel 625 हा निकेल-आधारित सुपरअॅलॉय आहे, जो उच्च तापमानावरील ताकत, संक्षार प्रतिरोध आणि वेल्डिंग क्षमता या गुणांमुळे प्रसिद्ध आहे. परंतु पारंपारिक उत्पादन पद्धत — वॅक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग नंतर गरम कामगिरी — यामुळे आर्थिकदृष्ट्या उत्पादित करता येणाऱ्या आकारांची आणि आकारमानांची मर्यादा असते. डीईडी (DED) ही पद्धत नेमके काय तयार करता येऊ शकते आणि त्याची कामगिरी कशी असेल यावर मूलभूत बदल करते.

प्रक्रिया का जास्त महत्त्वाची आहे, त्याच्या रचनेपेक्षा

रचना Inconel 625 — अंदाजे ५८% निकेल, २०-२३% क्रोमियम, ८-१०% मॉलिब्डेनम आणि ३.१५-४.१५% निओबियम — हे विशिष्टता नुसार निश्चित केले जाते. जे अत्यंत भिन्न असते ते माइक्रोस्ट्रक्चर आहे, आणि माइक्रोस्ट्रक्चर याच यांत्रिक गुणधर्मांचे निर्धारण करते. पारंपारिक ढाळण प्रक्रियेमध्ये, मंद घनीभवनामुळे काही मिलिमीटर लांबीचे मोठे स्तंभाकार धातूकण तयार होतात, ज्यांमध्ये स्पष्ट क्रिस्टलोग्राफिक टेक्सचर असतो. DED प्रक्रियेमध्ये, घनीभवन मिनिटांऐवजी सेकंदांत पूर्ण होते, ज्यामुळे मूलतः वेगळी धातूकण संरचना तयार होते — परंतु विशिष्ट संरचना मुद्रण मार्गाच्या रणनीतीवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असते.

पारंपारिक डीईडी दृष्टिकोन — प्रत्येक परत एकाच दिशेने (0° रणनीती) जमविणे — स्तंभाकार धातूकण तयार करतो, जे मागील परतीपासून एपिटॅक्सियलपणे वाढतात आणि एक तीव्रपणे अभिविन्यासित <001> क्रिस्टलोग्राफिक वस्तुस्थिती निर्माण करतात. ही वस्तुस्थिती अप्रत्यक्ष यांत्रिक गुणधर्म निर्माण करते: जाडीची दिशा समांतर किंवा लंबरूप असल्यानुसार ताकद आणि लवचिकता बदलतात. बहु-अक्षीय ताण अनुभवणाऱ्या घटकांसाठी — जे खरोखरच सर्व अभियांत्रिकी उपयोगांचे वर्णन करते — ही अप्रत्यक्षता अवांछित आहे.

मुद्रण मार्ग डिझाइन कसे गुणधर्मांना रूपांतरित करते

ENIGMA-NOVA संशोधन समूहाद्वारे ओळखलेला तोड असा आहे की, एकमानांच्या एकमानांदरम्यान जमिनीवरील मार्गाचे कोन ९०° ने फिरवला जातो. ही साधी उपकरण-मार्ग रणनीतीतील बदल धातुविज्ञानाच्या दृष्टीने खूप महत्त्वाची परिणाम घडवून आणतो. जेव्हा प्रत्येक एकमान पूर्वीच्या एकमानाशी लंब कोनात जमिनीवर ठेवली जाते, तेव्हा इतरथा अनेक एकमानांमध्ये सातत्याने चालू राहणारी स्तंभाकार धातूकण वाढ थांबवली जाते. नवीन एकमान वेगळ्या क्रिस्टलोग्राफिक दिशेतील पृष्ठभागावर घनीभूत होते आणि मागील एकमानाच्या पृष्ठभागाचे पुन्हा वितळणे नवीन न्यूक्लिएशन साइट्स प्रदान करते, जे समान-आकाराच्या धातूकणांच्या निर्मितीला प्रोत्साहन देते.

यामुळे निर्माण होणारी सूक्ष्मसंरचना Inconel 625 ही सामान्य DED प्रक्रियेच्या स्तंभाकार रचनेपासून अत्यंत वेगळी आहे. सरासरी धागे आकारमान शेकडो मायक्रोमीटर लांब असलेल्या लांबट स्तंभांपासून ५२७ μm लांब आणि १७२ μm रुंद (पास्पर्ट रेशो ३.०६) असलेल्या जवळजवळ समान-अक्षीय धाग्यांकडे बदलते. इंटरलेयर इंटरफेसेसवर ३७ μm आकारमानाच्या लहान धाग्यांचे प्रदेश तयार होतात. ही सुधारित, जवळजवळ समदैशिक धागे रचना सामान्यपणे प्रक्रित DED साहित्याच्या क्षमतेला मर्यादित करणाऱ्या दिशात्मक ताकदीच्या विविधतेला नष्ट करते.

यामुळे यांत्रिक गुणवत्तेत मोठी सुधारणा होते. ९०° मार्गाच्या कामाची कोठडी तापमानावर तन्यता चाचणी Inconel 625 यामध्ये ४०१ ± १२ एमपीए यील्ड स्ट्रेंथ, ७२४ ± ५ एमपीए अल्टिमेट टेन्साइल स्ट्रेंथ आणि ५७ ± ५% एलोंगेशन दिसते. ह्या मूल्यांची तुलना पारंपारिक हॉट-रोल्ड इनकोनेल ६२५ शी केली असता, ज्याची सामान्यत: ३५०-४१५ एमपीए यील्ड स्ट्रेंथ आणि ६९०-७६० एमपीए टेन्साइल स्ट्रेंथ असते, त्याशी ही मूल्ये अधिक अनुकूल आहेत. डीईडी (DED) प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या साहित्याचा प्लास्टिसिटी-स्ट्रेंथ गुणाकार — म्हणजे संयुक्त स्ट्रेंथ आणि डक्टिलिटीचे मापन — ४१.३ जीपीए*% पर्यंत पोहोचतो, जो पारंपारिक हॉट-रोल्ड साहित्याच्या सामान्य ३२.१ जीपीए*% पेक्षा लक्षणीयरित्या जास्त आहे.

उच्च तापमानात कामगिरी

Inconel 625 हे साहित्य उच्च तापमानावरील वापरासाठी निर्दिष्ट केले आहे, आणि डीईडी (DED) प्रक्रियेद्वारे तयार केलेले साहित्य ४००-८५०°से तापमानाच्या श्रेणीत आपला फायदा टिकवून ठेवते. ह्या संपूर्ण श्रेणीत सातत्याने पारंपारिक कास्ट मिश्रधातूंच्या तुलनेत त्याची ताकद जास्त राहते. ७००°से पेक्षा कमी तापमानावर एलोंगेशन उच्च पातळीवर राहते, आणि या तापमानापेक्षा वर थोडासा घट दिसतो. फ्रॅक्चर मोड ६००°से वर डक्टाइल (इंटरग्रॅन्युलर डिम्पल्ड फ्रॅक्चर) पासून ८५०°से वर मिक्स्ड-मोडमध्ये बदलतो — ही वर्तन या मिश्रधातूच्या नियोजित उच्च तापमानावरील वापराच्या सीमेशी सुसंगत आहे.

डीईडीमधील इंटरलेयर इंटरफेस Inconel 625 — कोणत्याही एडिटिव्हली मॅन्युफॅक्चर्ड सामग्रीसाठी एक संभाव्य चिंता — अत्यंत उत्तम अखंडता दर्शवितात. सूक्ष्मदर्शीय विश्लेषणातून असे निष्कर्ष काढले गेले आहे की, विकृती-निर्मित फ्रॅक्चर हे नेहमीच धान्यांच्या आतील भागात घडते, इंटरलेयर सीमांवर नाही. इंटरफेसवर कोणतेही प्रतिबंधित ताण निरीक्षित केले गेले नाही, ज्यामुळे जमा केलेल्या परतवण्यांमधील बॉन्डिंग पूर्णपणे धातूची असल्याची पुष्टी होते आणि ती कोणतीही संरचनात्मक दुर्बलता दर्शवित नाही.

वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न

डीईडी कशी इनकोनेल ६२५ च्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये सुधारणा करते?

डीईडीचे वेगवान घनीभवन (१०³-१०⁵ °से/सेकंद) एक अतिसूक्ष्म-धान्य सूक्ष्मरचना निर्माण करते. जेव्हा ते ९०° इंटरलेयर पाथ स्विचिंगसोबत जोडले जाते, तेव्हा स्तंभाकार धान्य रचना जवळजवळ समान-अक्षीय धान्यांमध्ये रूपांतरित होते, ज्यामुळे दिशात्मक गुणधर्मांच्या विविधतेचा नाश होतो. याचा परिणाम म्हणून ४०१ एमपीए यील्ड स्ट्रेंथ, ७२४ एमपीए टेन्साइल स्ट्रेंथ आणि ५७% एलोंगेशन मिळतो — जो पारंपारिक हॉट-रोल्ड इनकोनेल ६२५ च्या ताकद-लवचिकता संयोजनापेक्षा उत्तम आहे.

प्रिंट पाथ स्विचिंग म्हणजे काय आणि इनकोनेल ६२५ साठी ती का महत्त्वाची आहे?

मुद्रण मार्ग बदलणे हे लगतच्या परतींमध्ये जमा करण्याची दिशा ९०° ने फिरवते. हे एपिटॅक्सियल स्तंभाकार धान्य वाढीला अवरोधित करते, जी तेव्हा होते जेव्हा सर्व परती एकाच दिशेने जमा केल्या जातात. मागील परतीच्या पुन्हा वितळलेल्या पृष्ठभागावर नवीन न्यूक्लिएशन साइट्स तयार होतात, ज्यामुळे समान-अक्षीय धान्य निर्मितीला प्रोत्साहन मिळते आणि स्तंभाकार सूक्ष्म-रचनेमुळे निर्माण होणाऱ्या असमान यांत्रिक गुणधर्मांचा नाश होतो.

डीईडी इनकोनेल ६२५ चे गुणधर्म ऐतिहासिक पद्धतीने निर्मित साहित्याशी तुलना कशी करतात?

अनुकूलित ९०° मार्ग बदलासह डीईडी इनकोनेल ६२५ ची प्लॅस्टिसिटी-स्ट्रेंथ उत्पाद ४१.३ जीपीए*% आहे, तर हॉट-रोल्ड साहित्यासाठी ही ३२.१ जीपीए*% आहे. हे उत्कृष्ट संयुक्त ताकद आणि लवचिकता दर्शविते. वेगाने घनावस्था निर्माण होण्यादरम्यान विकसित झालेली सूक्ष्म-धान्य रचना यामुळे गुणधर्मांच्या मूल्यांमध्ये वाढ होते, जी संपूर्ण यांत्रिक गुणधर्मांच्या श्रेणीमध्ये वाढलेल्या साहित्याच्या तांत्रिक आवश्यकतांना पूर्ण करतात किंवा त्यांच्यापेक्षा जास्त असतात.

डीईडी इनकोनेल ६२५ उच्च तापमानावर ताकद राखून ठेवते का?

होय. DED इनकोनेल ६२५ हे ४००°से ते ८५०°से पर्यंतच्या तापमानात पारंपारिक ढाळलेल्या मिश्रधातूंपेक्षा अधिक ताकद राखते. ७००°से खाली त्याची लवचिकता स्थिर राहते, तर या तापमानापेक्षा वर ती माध्यमिक प्रमाणात कमी होते. हे सामग्री ६००°से ते ८५०°से या तापमानात लवचिकतेपासून मिश्र-प्रकारच्या फ्रॅक्चरमध्ये रूपांतरित होते, जे या सेवा श्रेणीत निकेल-आधारित सुपरअॅलॉय्जच्या अपेक्षित उच्च-तापमान वर्तनाशी सुसंगत आहे.

इनकोनेल ६२५ मध्ये DED परतवणींच्या सीमांचे जोडणीचे भाग कमकुवत आहेत का?

नाही. सूक्ष्मदर्शीय विश्लेषणानुसार, DED इनकोनेल ६२५ मध्ये फ्रॅक्चर ग्रेन आंतरिक भागात घडतो, तर परतवणींच्या सीमांवर नाही. स्तरांच्या सीमांवर कोणतीही प्रतिबंधित ताणाची नोंद घेतली गेली नाही. पुढच्या परतवणीच्या वेळी मागील परतवणीच्या पृष्ठभागाचे पुन्हा वितळणे यामुळे पूर्ण धातूशास्त्रीय बंधन निर्माण होते आणि ह्या सीमा क्षेत्रांचे बल्क जमा सामग्रीपासून विभागणे शक्य नाही.

जमा केल्यानंतर DED इनकोनेल ६२५ ला उष्णता उपचार करता येतो का?

होय. DED Inconel 625 ला मिश्रधातूच्या मानक उष्णता विक्रिया तांत्रिक विनिर्देशांनुसार सोल्यूशन अॅनीलिंग आणि एजिंग उपचार करता येतात. जमा केल्यानंतरचे उष्णता विक्रिया उच्च तापमानामुळे झालेल्या अवशिष्ट ताणांचे निराकरण करतात आणि रचना अधिक समान करू शकतात. विशिष्ट उष्णता विक्रिया चक्र सेवा परिस्थितीवर अवलंबून असते — ८७०°सी वर ताण निराकरण, ९८०-१,१५०°सी वर सोल्यूशन विक्रिया किंवा उच्च तापमानावरील कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी संपूर्ण सोल्यूशन आणि एजिंग.