டி.இ.டி. எவ்வாறு இன்கோனெல் 718 பொருளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது?

இன்கோனெல் 718 படிவு செயல்முறை மேம்பாடு மற்றும் உருகும் குழம்பு நிலைத்தன்மை

இன்கோனெல் 718 இன் திசையில் ஆற்றல் வீச்சில், லேசர் மின்திறன், ஸ்கான் வேகம் மற்றும் பவுடர் ஊட்ட வீதம் ஆகியவை சேர்ந்து உருகிய குழம்பு நிலைத்தன்மையையும் குறைபாடுகளின் உருவாக்கத்தையும் கட்டுப்படுத்துகின்றன. அதிக லேசர் மின்திறன் மற்றும் குறைந்த ஸ்கான் வேகம் ஆகியவை சேர்ந்து உருகிய குழம்பின் அளவையும் ஊடுருவல் ஆழத்தையும் அதிகரிக்கின்றன, ஆனால் மிகையான திரவ உலோக ஓட்டத்தின் காரணமாக கீஹோல் நிலைத்தன்மையின்மை மற்றும் கோள வடிவ துளைகள் ஏற்படும் அபாயத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. எதிராக, போதுமான மின்திறன் இன்மை அல்லது அதிக வேகம் ஆகியவை ஆற்றல் உள்ளீட்டைக் குறைத்து, முழுமையாக உருகாத பவுடரின் காரணமாக ஒட்டுதல் குறைபாடுகளையும் ஒழுங்கற்ற வெற்றிடங்களையும் ஏற்படுத்துகின்றன. பவுடர் ஊட்ட வீதம் எடை உள்ளீட்டையும் வெப்ப சுமையையும் மாற்றுகிறது; அதிக வீதங்கள் உருகிய குழம்பை வேகமாகக் குளிர்வித்து, உருகாத துகள்களை சிக்க வைக்கலாம், அதே நேரத்தில் மிகக் குறைந்த வீதங்கள் வீச்சு செயல்திறனைப் பாதிக்கின்றன. நிலைத்தன்மை, மென்மை மற்றும் ஒழுங்குமுறை ஆகியவற்றை உடைய உருகிய குழம்பு ஒரு குறுகிய செயல்முறை விண்டோவில் மட்டுமே உருவாகிறது. வெப்ப உள்ளீட்டையும் அடுக்கு உயரத்தையும் கட்டுப்படுத்தும் சமநிலையான அளவுருக்களுடன் சீராக்கப்படும்போது, துளைத்தன்மை குறைக்கப்படலாம் மற்றும் திரவமாகும் பிரிவுகள் தடுக்கப்படலாம். உண்மை நேர ஒருங்கிணைந்த உருகிய குழம்பு படம் இந்த நிலைத்தன்மையை பராமரிக்க இயக்க அளவுரு சரிசெய்வுகளை சாத்தியமாக்குகிறது, இது அடிக்கடி அடர்த்தியான பாகங்களுக்கு முறையான சரிசெய்வு அவசியம் என்பதை வலியுறுத்துகிறது. மேலும், கனஅளவு ஆற்றல் அடர்த்தி ஆற்றல் உள்ளீட்டை துளைத்தன்மை குறைப்புடன் இணைக்க ஒரு பயனுள்ள செயல்முறை அளவீடாக உள்ளது. திரும்பிய வடிவ உருவாக்கங்களில், கனஅளவு ஆற்றல் அடர்த்தி ஒப்பீட்டு அடர்த்தியுடன் ஒரு நேரியலற்ற தொடர்பைக் கொண்டுள்ளது, இதில் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் விண்டோக்கள் X-கதிர் நுண்ணோக்கி மைக்ரோ டொமோகிராபி மூலம் சரிபார்க்கப்பட்டு, ஒப்பீட்டு அடர்த்தி 99% ஐ விட அதிகமாக அடைவதை தொடர்ந்து உறுதிப்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், ஆற்றல் அடர்த்தி மட்டும் போதுமானதாக இல்லை, ஏனெனில் அடுக்குகளுக்கிடையேயான மீண்டும் உருகுதல் முழுமையான ஒட்டுதலை உறுதிப்படுத்த செங்குத்து படியின் அளவு மற்றும் ஹேட்ச் இடைவெளியை மிகவும் சார்ந்துள்ளது.

செயல்முறையின் போது நுண்கட்டமைப்பு கட்டுப்பாடு மற்றும் லேவ்ஸ் கட்டமைப்பு குறைப்பு

விரைவான குளிர்விப்பு விகிதங்கள் இன்கோனெல் 718-இல் அதிக அசமன்ற திடமாக்கலை ஏற்படுத்துகின்றன, இது மெல்லிய கிளைவடிவ அமைப்புகளையும் நியோபியம் கிளைக்கு இடையேயான பகுதிகளில் மிகுந்த நுண்ணிய பிரிவினையையும் உருவாக்குகிறது. இந்த நியோபியம் செறிவு உள்ள பகுதிகளில் முறிவு விருப்பமுள்ள லேவ்ஸ் கட்டமைப்பு உருவாகுவதை உள்ளூரில் ஊக்குவிக்கிறது, அதே நேரத்தில் வலுவூட்டும் படிகங்களை உருவாக்க தேவையான கரைசல் கூறுகளை அடிப்படை உலோகத்திலிருந்து குறைக்கிறது. எனவே, படிக்கட்டாக வைக்கப்பட்ட பொருளில் பொதுவாக தொடர்ச்சியான, இணைக்கப்பட்ட லேவ்ஸ் வலையமைப்பு காணப்படுகிறது, இது நீட்சித்தன்மையையும் சுழற்சி எதிர்ப்புத்தன்மையையும் குறைக்கிறது, அதே நேரத்தில் வலுவூட்டும் கட்டமைப்புகள் மிகக் குறைவாகவே இருக்கின்றன. எனவே, இந்த பிரிவினை அடிப்படையிலான கட்டமைப்பு மாற்றத்தைக் கட்டுப்படுத்துவது முறையாக உருவாக்கப்பட்ட உலோகத்தின் இயற்பியல் பண்புகளை அடைவதற்கு மிக முக்கியமானது. இடைநிலை வெப்ப மேலாண்மை லேவ்ஸ் கட்டமைப்பு உருவாகுவதைத் தடுப்பதற்கான மிக திறமையான செயல்முறை முறையாகும். இடைநிலை வெப்பநிலைகளைக் கட்டுப்படுத்துவதும், அடுக்கு தடிமனை உருகிய குழம்பு அளவுகளுக்கு ஏற்றவாறு பொருத்துவதும் செயல்திறன் குளிர்விப்பு விகிதங்களை அதிகரிக்கிறது, இது நியோபியம் பரவுவதற்கு கிடைக்கும் நேரத்தைக் குறைக்கிறது மற்றும் தொடர்ச்சியான வலையமைப்பு உருவாகுவதை தடுக்கிறது. லேசர் சக்தியையும் திரும்பும் வேகத்தையும் திருத்துவதன் மூலம் வெப்ப உள்ளீட்டை மேம்படுத்துவது மென்மையான மண்டலத்தை மேலும் குறுக்கிக் கொள்ள உதவுகிறது, மேலும் மெல்லிய, பரவிய லேவ்ஸ் வடிவத்தை ஊக்குவிக்கிறது. இதற்கு துணையாக, வெப்ப சரிவகைகளை மிதமாக வைத்திருப்பதற்காக அடித்தளத்தை முன்கூட்டியே சூடேற்றுவது பிரிவினையை மேலும் மோசமாக்காமல் செய்யப்படுகிறது, இது கரைசல் பிரிவினையைக் கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் பின்னர் படிகமாக்கல் வலுவூட்டுதலுக்காக மேலும் நியோபியத்தை திட கரைசலில் பராமரிக்கிறது.

மேம்படுத்தப்பட்ட பின் வைப்பு வெப்ப சிகிச்சைகள்

இன்கோனெல் 718 ஐ திசையில் ஆற்றல் வீச்சு (directed energy deposition) மூலம் உருவாக்கும்போது, பொதுவான தீர்வு வெப்ப சிகிச்சை (solution annealing) மற்றும் இரட்டை வயதாக்கல் (double ageing) ஆகியவற்றைக் கொண்ட தரநிலை AMS 5663 வெப்ப சிகிச்சைகள் பெரும்பாலும் போதுமானவை அல்ல. ஏனெனில், விரைவான திடீகரிப்பு (rapid solidification) லேவ்ஸ் கட்டமைப்புகளை (Laves phases) பிடித்து வைத்து, தரநிலை வெப்பநிலைகளில் கரையாத நியோபியம் விநியோகத்தை (niobium segregation) பாதுகாக்கிறது. மேம்படுத்தப்பட்ட பின்-வீச்சு (post-deposition) நடைமுறைகள், லேவ்ஸ் கட்டமைப்புகளை முழுமையாக கரைக்கவும், கரைந்த பொருள் பரவலை ஒருபடித்தாக்கவும், மீதமுள்ள துளைகளைக் குறைக்கவும், கிளைவடிவ நுண்கட்டமைப்பை (dendritic microstructure) மீண்டும் படிகமாக்கவும், உயர் தீர்வு வெப்பநிலைகளை நீண்ட நேரம் பயன்படுத்துகின்றன. சேர்த்தல் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட (additively manufactured) இன்கோனெல் 718 மீதான சமீபத்திய உலோகவியல் ஆய்வுகள், நீண்ட கால உயர் வெப்பநிலை தீர்வு சிகிச்சைகளைத் தொடர்ந்து மாற்றியமைக்கப்பட்ட இரட்டை வயதாக்கல் சுழற்சிகள் வழியாக விளையும் விளைவாக விளைசக்தி வலிமை (yield strength) குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகரிக்கிறது என்றும், உயர் நீட்சி மதிப்புகளை (elongation values) பராமரிக்கிறது என்றும் காட்டுகின்றன. இந்த தனிப்பயன் சிகிச்சை அட்டவணை (tailored schedule), வீழ்படிவுகளின் (precipitate) கனஅளவு விகிதங்களை (volume fractions) அதிகரித்து, அவற்றின் அளவு பரவலை (size distributions) மென்மையாக்குவதன் மூலம், வலிமை பெறுதலுக்கான கட்டமைப்பு உருவாக்கத்தின் (strengthening phase nucleation) இயக்கவியலை (kinetics) சரியாக ஒழுங்குபடுத்துகிறது — மிகை வயதாக்கல் (over-ageing) ஏற்படாமல். வீச்சு செய்யப்பட்ட குறைபாடுகளை (as-deposited defects) கரைத்தலையும், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வீழ்படிவு வலிமை பெறுதலையும் (controlled precipitation hardening) துல்லியமாக சமன் செய்வதன் மூலம், இந்த நடைமுறைகள் கூறுகளை வேலைசெய்யப்பட்ட கலப்பு உலோகத்தின் (wrought alloy) கண்டிப்பான செயல்திறன் தரங்களை நிறைவு செய்யவோ அல்லது அதை மீறவோ செய்கின்றன.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

1. உருகிய குழம்பு நிலைத்தன்மையை பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகள் யாவை? முக்கிய காரணிகள் லேசர் சக்தி, ஸ்கேன் வேகம் மற்றும் பவுடர் ஊட்டு வீதம் ஆகியவை ஆகும்; இவை சேர்ந்து உருகிய குழம்பு அளவு, நிலைத்தன்மை மற்றும் துளைத்தன்மை அல்லது ஒட்டுதல் குறைபாடுகள் போன்ற குறைபாடுகளின் அபாயத்தை பாதிக்கின்றன.

2. கனஅளவு ஆற்றல் அடர்த்தி என்றால் என்ன மற்றும் ஏன் அது முக்கியம்? கனஅளவு ஆற்றல் அடர்த்தி என்பது வெப்ப உள்ளீட்டை துளைத்தன்மை குறைப்புடன் இணைக்கும் ஒரு அளவுரு ஆகும்; இதனை குறிப்பிட்ட வரம்புகளுக்குள் கட்டுப்படுத்துவது திசையில் ஆற்றல் வீச்சு கட்டுமானங்களில் சிறந்த ஒப்பீட்டு அடர்த்தியை உறுதிசெய்கிறது.

3. இன்கோனெல் 718 இன் நுண்கட்டமைப்பை செயலாக்கம் எவ்வாறு பாதிக்கிறது? விரைவான குளிர்விப்பு வீதங்கள் சமநிலையற்ற திடமாக்கலை ஏற்படுத்துகின்றன, இது நியோபியம் நுண்பிரிவுக்கு வழிவகுத்து, உடையக்கூடிய லேவ்ஸ் கட்டமைப்பின் உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கிறது மற்றும் முக்கிய வலுவூட்டும் கட்டமைப்புகளைக் குறைக்கிறது.

4. வீச்சு செயல்முறையின் போது லேவ்ஸ் கட்டமைப்பு உருவாக்கத்தை அடக்குவதற்கு என்ன முறைகள் உதவுகின்றன? இடை-கட்டமைப்பு வெப்ப மேலாண்மை, சரியாக ஒத்திசைவு செய்யப்பட்ட வெப்ப உள்ளீடுகள், அடித்தளத்தை முன்கூட்டியே சூடேற்றுதல் மற்றும் உருகிய குழம்பு அளவுகளுக்கு ஏற்றவாறு அடுக்கு தடிமனை பொருத்துதல் ஆகியவை லேவ்ஸ் கட்டமைப்பு வளர்ச்சியை அடக்குவதற்கு திறமையான முறைகள் ஆகும்.

5. எந்த வெப்ப சிகிச்சைகள் இயந்திர செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்றன? உயர்த்தப்பட்ட தீர்வு வெப்பநிலைகள் மற்றும் மாற்றப்பட்ட இரட்டை வயதாக்கும் நடைமுறைகள் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய தனிபயன் வெப்ப சிகிச்சைகள், லேவ்ஸ் கட்டமைப்புகளை கரைக்கின்றன மற்றும் தரநிலை திருத்தங்களை விட இயந்திர வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையை மேம்படுத்துகின்றன.