Bilang isang kumakatawan na teknolohiya sa additive manufacturing, ang DED (Direct Electric Discharge) ay nagpakita ng natatanging mga benepisyo sa pagmamanupaktura ng Inconel 625 alloy dahil sa kanyang mataas na epektibidada, mababang gastos, at kakayahan sa pagbuo nang malakihang sukat. Gayunpaman, ang tradisyunal na proseso ng DED ay karaniwang nagreresulta sa isang columnar crystalline structure na may malinaw na <001> na oryentasyon, na nagpapahirap upang makamit ang parehong ideal na lakas at kakayahang umunat ng materyales.
I. Likhang-isip at Kahalagahan ng Pananaliksik
Noong kamakailan, natagpuan ng mga pag-aaral na ang pagtaas ng linya ng densidad ng enerhiya (LED) ay maaaring epektibong mapabuti ang pagganap ng Inconel 625 alloy sa pamamagitan ng pagbabago ng columnar grains sa halos equiaxed grains; gayunpaman, ang tiyak na mekanismo ng papel ng print path switching ay nananatiling hindi malinaw. Bukod dito, ang natatanging interlayer interface characteristics ng additive manufacturing ay makabuluhang nakakaapekto sa mekanikal na katangian ng materyales, lalo na sa mataas na temperatura, kung saan maaari itong magdulot ng interface strain concentration at maagang kabiguan. Samakatuwid, ang pagsisiyasat sa mga mekanismo ng impluwensya ng interlayer interfaces sa iba't ibang temperatura ay may malaking halaga para sa proseso ng optimisasyon at pagpapahusay ng pagganap ng materyales .
Batay sa nabanggit na konteksto ng pananaliksik, Nagkolabora ang Enigma kasama ang isang grupo mula sa Teknolohiya at NOVA University Lisbon sa Portugal upang i-publish ang kanilang pinakabagong natuklasan sa pananaliksik sa Materials Research Letters na may pamagat na “ Na-enhance na mekanikal na katangian at deformation mechanism s sa DED Inconel 625 sa pamamagitan ng pagpapalit ng landas ng pag-print ," masinsiyang pinag-aaralan ang epekto ng disenyo ng landas ng pag-print sa mikro-istruktura ng materyales at mga mekanikal na katangian.
Pinagmulan [1]
II. Mga Eksperimental na Paraan
Ginamit ang pag-aaral na ito ng Cold Metal Transfer (CMT) DED teknolohiya upang makagawa ng Inconel 625 haluang metal na mga sample sa ilalim ng protektibong atmospera ng 70% Ar + 30% He na halo-halong gas. Upang matiyak ang katiyakan ng mga resulta ng eksperimento, in-optimize ng grupo ng pananaliksik ang mga pangunahing parameter ng proseso: kuryente na 116 A, bilis ng pagpapakain ng kable 4.6 m/min, at density ng enerhiya sa linya na 140 J/mm. Isang estratehiya ng landas na 90° rotation mula sa layer-to-layer ay ginamit upang maghanda ng mga silindrikong specimen na may diameter na 50 mm at haba na 100 mm.
Pinagmulan [1]
Upang lubos na ma-characterize ang mga katangian ng materyales, isang multi-scale analysis method ay ginamit : ang ebolusyon ng mikro-istruktura ay na-analisa gamit ang XRD, OM, SEM-EBSD, at TEM systems; ang mga mekanikal na katangian ay napatunayan gamit ang pagsusuri sa microhardness at tensile sa temperatura ng kuwarto at mataas na temperatura (400-850°C).
III. Mga Resulta at Talakayan
3.1 Mga Katangiang Mikro-istruktural
Ang analisis ng mikro-istruktura ay nagpakita ng malaking epekto ng disenyo ng printing path. Kung ikukumpara sa tradisyunal na 0° samples, ang mga sample na ginawa gamit ang 90° path switching ay nagpakita ng natatanging near-isotropic crystal characteristics: ang average na haba ng butil ay 527 ± 5 μm, ang lapad ay 172 ± 7 μm (aspect ratio 3.06), at mga fine-grained regions (37 ± 2 μm) ay nabuo sa mga layer interfaces. Ang XRD analysis ay nagkumpirma na ang mga sample ay may single-phase face-centered cubic structure.
Pinagmulan [1]
Napapatunayan ng pananaliksik na ang mataas na LED kasama ang path switching ay maaaring epektibong bawasan ang gradient ng temperatura ng melt pool, supilin ang epitaxial growth ng columnar kristal, at paunlarin ang pagbuo ng equiaxed kristal sa pamamagitan ng pagtaas ng remelting depth at pagbibigay ng mga bagong nucleation site, kaya optomisahin ang microstruktura ng materyales . Ang prosesong ito ay nagbibigay ng epektibong paraan upang makamit ang pagbabago mula sa columnar crystals patungong equiaxed crystals.
3.2 Mga mekanikal na katangian sa karaniwang temperatura
Ang mga pagsubok sa mekanikal na katangian sa karaniwang temperatura ay nagpapakita na Inconel 625 samples na ginawa gamit ang 90° printing path ay may mahusay na pagtutugma ng lakas at plastikidad, na may yield strength na 401 ± 12 MPa, tensile strength na 724 ± 5 MPa, at elongation na 57 ± 5% ang materyal ay nagpapakita ng tipikal na tatlong-tahap na pag-andar ng pag-andar ng pag-andar, lalo na nagpapakita ng pinahusay na kakayahan sa pag-andar ng pag-andar sa 825% na hanay ng strain, na nagreresulta sa isang mataas na produkto ng plasticity-strength ng 41.3 GPa*%, na
Pinagmulan [1]
Ang pagsusuri sa mikro-istruktura ay nagbunyag na ang mga halos parisukat na sample ay may mas malaking sukat ng butil (232 ± 16 μm kumpara sa mainit na pinagsama-samang sample na < 130 μm), at ang kanilang superior na pagganap ay unang-una nagmumula sa dalawang salik: una, ang pangunahing papel ng paglakas ng dislokasyon, at ikalawa, isang natatanging mekanismo ng deforming. Ang mikroskopikong pagsusuri ay nagbunyag na habang dumadaan sa deformasyon, ang materyales ay bumubuo ng mga pader na mataas ang densidad ng dislokasyon at mga istrukturang lock ng dislokasyon. Ang mga katangiang mikro-istruktural na ito ay epektibong nakakapigil sa paggalaw ng dislokasyon, sa gayon ay nagpapalakas ng lakas ng materyales . Higit pa rito, walang nakikitang pagkoncentra ng tensyon sa mga interlayer na interface, at ang pagkabig always nangyayari sa loob ng mga hangganan ng binhi, na nagpapatunay na ang mga interface na nabuo ng path ng pagpi-print ay hindi nakakaapekto sa pagganap ng materyales . Ito ay kombinasyon ng natatanging dislocation motion na ito kasama ang mga buong interface na magkasamang nagbibigay ng kahanga-hangang kabuuang katangian ng materyales.
3.3 Mga mekanikal na katangian sa mataas na temperatura
Ang pagsubok sa mekanikal na katangian sa mataas na temperatura ay nagbunyag ng mahusay na pag-aangkop sa mataas na temperatura ng halos isótropiko Inconel 625 alloy. Nagpapakita ang pananaliksik na sa loob ng malawak na saklaw ng temperatura na 400–850°C, ang mga katangian ng lakas ng materyales na ito ay patuloy na lumalampas sa mga nasa tradisyonal na saka na mga alloy. Makabubulay-bulay, ang pag-unat nito ay mananatili sa mas mataas na antas sa ilalim ng 700°C, na may bahagyang pagbaba lamang na naitala pagkatapos lumampas sa 700°C. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng morpolohiya ng pagsira, napansin ng pag-aaral ang malinaw na temperatura-dependenteng transisyon ng ugali ng pagsira: sa 600°C, ipinakita ng sira ang tipikal na intergranular na duktil na katangian ng pagsira, kung saan ang ibabaw ng sira ay nagpakita ng pantay na nakakalat na maliit na lukab; sa pagitan ng 750°C at 800°C, ang paraan ng pagsira ay nagtrantransisyon sa intergranular na sira, na nagpapakita ng malinaw na katangian ng marmol na pagsira; kapag ang temperatura ay umabot na sa 850°C, ang ibabaw ng sira ay nagpakita ng pinaghalong katangian ng pagsira na kinabibilangan ng parehong duktil na lukab at marmol na eroplano.
Pinagmulan [1]
IV. Konklusyon
Nagpapakita ang pag-aaral na ito ng kritikal na impluwensya ng disenyo ng print path sa mikro-istruktura at mga katangian ng Inconel 625 alloy. Sa pamamagitan ng paggamit ng isang estratehiya sa pagpi-print na may mataas na input ng enerhiya na pinagsama sa 90° na pag-ikot mula sa layer patungong layer, ang tradisyonal na istrukturang columnar grain ay matagumpay na nabago sa isang homogenous na istrukturang dekat-kapareho ng equiaxed grain. Sa pamamagitan ng mga advanced na teknik sa pagsusuri ng mikro-istruktura, natagpuan na ang natatanging istrukturang ito ay nagpapakita ng kakaibang mga pattern ng dislocation motion habang dinidilat: hindi lamang nangyayari ang planar slip, kundi pati na rin ang pagbuo ng high-density dislocation walls at mga espesyal na istraktura ng dislocation lock. Ang synergistic interaction ng mga mekanismo sa mikro-istruktura na ito ay nagbibigay sa materyales ng parehong mahusay na lakas at kakayahang umunat.
Mataas ang kahalagahan, ang interlayer fine-grain zones na nabuo habang nangyayari ang pagpi-print ay hindi lamang hindi binawasan ang pagganap kundi talagang pinahusay ito. Nagpapakita ang mga resulta ng pagsusuri na ang optimisadong near-equiaxed crystal structure ay may kamangha-manghang mekanikal na katangian sa isang malawak na saklaw ng temperatura mula sa karaniwang temperatura hanggang sa mataas na temperatura. Ang pagtuklas na ito ay nagbibigay ng bagong pag-unawa sa proseso para sa high-performance additive manufacturing ng mahahalagang bahagi sa aerospace at iba pang larangan, na nagpapakita ng malawak na prospecto ng aplikasyon.
Link ng papel ：
[1] https:\/\/doi.org\/10.1080\/21663831.2025.2476174
Balitang Mainit2025-06-30
2025-07-04
2025-07-01
EN
