Yeni ortaya çıkan bir eklemeli imalat teknolojisi olarak DED (Doğrudan Elektriksel Deşarj), Inconel 625 alaşımının imalatında yüksek verimliliği, düşük maliyeti ve büyük ölçekli üretim yeteneği nedeniyle benzersiz avantajlar sunmuştur. Ancak geleneksel DED süreci genellikle belirgin <001> yönlü sütunsal kristal yapılar oluşturur ve bu da malzemede hem ideal mukavemeti hem de sünekliği elde etmeyi zorlaştırır.
I. Araştırma Geçmişi ve Önemi
Yapılan son çalışmalar, çizgi enerji yoğunluğunu (LED) artırmanın, kolon şeklindeki taneleri neredeyse eş boyutlu tanelere dönüştürerek Inconel 625 alaşımının performansını etkili bir şekilde iyileştirebileceğini ortaya koymuştur; ancak baskı yolu değişimlerinin rolüne ilişkin belirli mekanizmalar hâlâ tam olarak anlaşılamamıştır. Ek olarak, eklemeli imalatın özgüven arayüz özelliklerinin malzeme mekanik özellikleri üzerinde önemli ölçüde etkisi vardır; özellikle yüksek sıcaklıklarda bu özellikler arayüzde şekil değiştirme yoğunlaşmasına ve erken kırılmaya yol açabilir. Bu nedenle, farklı sıcaklıklarda arayüzlerin etkileyici mekanizmalarını incelemek, süreç optimizasyonu ve malzeme performansı geliştirme açısından büyük değer taşımaktadır. .
Yukarıda belirtilen araştırma geçmişine dayanarak, Enigma, Teknoloji ve'den gelen bir ekip ile iş birliği yaptı Portekiz'deki NOVA University Lisbon ve iş birliği içinde Materials Research Letters başlıklı dergide en son araştırmalarını yayımlamışlardır. İyileştirilmiş mekanik özellikleri ve deformasyon mekanizması yazdırma yolu değiştirerek DED Inconel 625'de s , materyal mikroyapısı ve mekanik özellikleri üzerinde yazdırma yolu tasarımının etkisini sistematik olarak araştırarak.
Kaynak [1]
II. Deneysel Yöntemler
Bu çalışma, 70% Ar + 30% He karışım gazının koruyucu atmosferi altında Inconel 625 alaşımı numunelerinin üretilmesinde Soğuk Metal Transferi (CMT) DED teknolojisinin kullanmıştır. Deneysel sonuçların güvenilirliğini sağlamak amacıyla araştırma ekibi, akım 116 A, tel ilerleme hızı 4.6 m/dk ve çizgisel enerji yoğunluğu 140 J/mm olmak üzere temel süreç parametrelerini optimize etmiştir. Tabaka tabaka 90° döndürme yolu stratejisi kullanılarak çapı 50 mm ve uzunluğu 100 mm olan silindirik numuneler hazırlandı.
Kaynak [1]
Malzeme özelliklerini kapsamlı bir şekilde karakterize etmek için çok ölçekli analiz yöntemi benimsendi. : mikroyapısal evrim XRD, OM, SEM-EBSD ve TEM sistemleri kullanılarak analiz edildi; mekanik özellikler oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda (400-850°C) mikrosertlik testi ve çekme deneyleri kullanılarak değerlendirildi.
III. Bulgular ve Tartışma
3.1 Mikroyapısal Özellikler
Mikroyapısal analiz, baskı yolu tasarımının önemli etkisini ortaya koydu. Geleneksel 0° yol örneklerine kıyasla 90° yol değiştirmeyi kullanan örnekleme yakın izotropik kristal özellikleri gösterdi: ortalama tane uzunluğu 527 ± 5 μm, genişliği 172 ± 7 μm (en-boy oranı 3,06), katman arayüzlerinde ince taneli bölgeler (37 ± 2 μm) oluştu. XRD analizi örneklerin tek fazlı bir yüzey merkezli kübik yapı gösterdiğini doğruladı.
Kaynak [1]
Araştırma şunu doğrulamıştır ki yüksek LED, yol değiştirme ile birlikte ergiyik banyo sıcaklık gradyanını etkili bir şekilde azaltabilir, sütunsal kristal epitaksiyel büyümesini bastırabilir ve yeniden ergitme derinliğini artırarak ve yeni çekirdeklenme siteleri sağlayarak eşeksenli kristallerin oluşumunu teşvik edebilir; bu da malzemenin mikroyapısını optimize eder . Bu süreç kombinasyonu, sütunsal kristallerden eşeksenli kristallere dönüşümün gerçekleştirilmesinde etkili bir yöntem sunmaktadır.
3.2 Oda sıcaklığında mekanik özellikler
Oda sıcaklığında mekanik özellik testleri şunu göstermiştir: 90° baskı yolu kullanılarak hazırlanan Inconel 625 numuneleri mükemmel mukavemet-şekil değiştirme uyumu sergilemektedir; 401 ± 12 MPa akma mukavemeti, 724 ± 5 MPa çekme mukavemeti ve %57 ± 5 uzama oranına sahiptir .Malzeme, tipik üç aşamalı iş sertleme davranışı gösterir ve özellikle 8–25% gerinim aralığında artırılmış iş sertleme kapasitesi gösterir; bu da 41,3 GPa*% değerinde yüksek plastisite-çekme mukavemeti ürününe sahip olmasına neden olur ve bu değer geleneksel sıcak haddeleme alaşımlarınınkinin (32,1 GPa*%) oldukça üzerindedir.
Kaynak [1]
Mikroyapısal analizler, neredeyse eşkenar taneli örneklerin daha büyük tane boyutuna (232 ± 16 μm) sahip olduğunu (sıcak haddeleme örnekleri < 130 μm) ve üstün performanslarının temel olarak iki faktörden kaynaklandığını ortaya koyar: birincisi dislokasyon sertleşmesinin ana rolü ve ikincisi ise benzersiz bir deformasyon mekanizmasıdır. Mikroskobik analizler, deformasyon sırasında malzemenin yüksek yoğunlukta dislokasyon duvarları ve dislokasyon kilit yapıları oluşturduğunu ortaya koydu. Bu mikro yapısal özellikler, dislokasyon hareketini etkili bir şekilde engeller ve dolayısıyla malzeme dayanımını artırır . Daha da önemlisi, ara katman arayüzlerinde hiçbir gerilme yoğunlaşması gözlenmedi, ve kırılma her zaman tane sınırları içinde gerçekleşti; bu, baskı yoluyla oluşturulan arayüzlerin malzeme performansını etkilemediğini doğrulamaktadır . Malzemenin eşsiz dislokasyon hareketi ile sağlam arayüzlerin birleşik etkisi, malzemenin üstün tümleşik özelliklerini ortaya koymaktadır.
3.3 Yüksek sıcaklık mekanik özellikleri
Yüksek sıcaklık mekanik özelliği testleri, neredeyse izotropik Inconel 625 alaşımının yüksek sıcaklıkta uyum yeteneğini ortaya koymuştur. Araştırmalar, 400–850°C arasındaki geniş sıcaklık aralığında, bu malzemenin dayanım özellikleri konusunda geleneksel döküm alaşımlarını sürekli olarak geride bıraktığını göstermektedir. Dikkat çekici biçimde, uzama özelliği 700°C'nin altında daha yüksek bir düzeyde kalır; 700°C'nin üzerine çıkıldığında ise yalnızca hafif bir düşüş gözlemlenir. Kırılma morfolojisi analizi yoluyla çalışma, belirgin sıcaklık bağımlı kırılma davranışı geçişleri gözlemlemiştir: 600°C'de kırılma tipik tane içi sünek kırılma özelliklerini göstermiş olup, kırılma yüzeyinde eşit olarak dağılmış sığ sünek dimpollar (çukurcuklar) görülmüştür; 750°C ile 800°C arasında kırılma modu tane içi kırılmaya geçiş göstermiş ve açık şekilde gevrek kırılma özellikleri sergilenmiştir; sıcaklık 850°C'ye ulaştığında ise kırılma yüzeyi hem sünek dimpolları hem de gevrek kırılma düzlemlerini içeren karma kırılma karakteristiğini sergilemiştir.
Kaynak [1]
Iv. Sonuç
Bu çalışma, Inconel 625 alaşımının mikroyapısı ve özelliklerine baskı yolu tasarımının kritik etkisini ortaya koymaktadır. Yüksek enerji girdili bir baskı stratejisi kullanılarak ve katmanlar arası 90° döndürme uygulanarak, geleneksel sütunsal tane yapısı başarıyla homojen bir neredeyse eşkenar tane yapısına dönüştürülmüştür. İleri mikroyapı analiz teknikleri ile yapılan incelemede, bu benzersiz yapının deformasyon sırasında belirgin dislokasyon hareketi paternlerine sahip olduğu bulunmuştur: yalnızca düzlemsel kayma meydana gelmekte, aynı zamanda yüksek yoğunluklu dislokasyon duvarları ve özel dislokasyon kilit yapıları oluşmaktadır. Bu mikro yapısal mekanizmaların sinerjistik etkileşimi, malzeme hem üstün mukavemet hem de süneklik kazandırmıştır.
Dikkat çekici olarak, yazdırma sırasında oluşan ara katman ince taneli bölgeler performansı zayıflatmakla kalmamış, aslında performansı artırmıştır. Test sonuçları, bu optimize edilmiş neredeyse eşkenar kristal yapının oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklara kadar geniş bir sıcaklık aralığında üstün mekanik özellikler sergilediğini göstermektedir. Bu keşif, havacılık ve diğer alanlarda kritik bileşenlerin yüksek performanslı eklemeli imalatı için yeni süreç içgörülerini sunmakta olup geniş uygulama perspektifini ortaya koymaktadır.
Makale bağlantısı :
[1] https://doi.org/10.1080/21663831.2025.2476174
2025-06-30
2025-07-04
2025-07-01