摘要:激光粉末床熔合(LPBF)是一种很有前途的金属材料增材制造工艺,其优点是产品设计灵活,可制造各种机械零件。然而,由于金属零件是逐层堆叠的,因此 LPBF 制备的材料具有各向异性的微观结构,这对于材料设计非常重要。本研究从构建方向探究了 LPBF 制备的 18Ni300 马氏体时效钢(MS)的耐腐蚀性能,并研究了热处理和时效对微观结构和耐腐蚀性能的影响。LPBF 中快速冷却形成的亚晶胞提高了 MS 的耐腐蚀性能。因此,构建后的 MS 具有最高的耐腐蚀性能。然而,热处理或时效会消除亚晶胞,导致耐腐蚀性能下降。对于 18Ni300 MS,圆柱形亚晶胞形成并沿着散热方向排列,与建造方向相似;因此,在建造状态的 MS 中发现明显的耐腐蚀各向异性。然而,这种耐腐蚀各向异性会因热处理和时效而减弱,从而消除亚晶胞。
抽象的结构性马氏体变换实现了各种应用,从高冲程致动,感应到能源有效的磁性制冷和热蛋白网络能量收集。所有这些新兴应用程序都受益于快速转换,但是直到现在尚未探索其速度限制。在这里,我们证明了热弹性马氏体对奥斯丁岩转化的转化可以在10 ns之内完成。我们使用纳米秒激光脉冲加热外延Ni -Mn -GA膜,并使用同步加速器衍射来探测初始温度和过热对转化速率和比率的影响。我们证明,热能的增加可以更快地驱动这种转换。尽管观察到的速度极限为2.5×10 27(JS)1个单位单元格留出足够的空间以进一步加速应用,但我们的分析表明,实际极限将是切换所需的能量。因此,马氏菌的转化遵守与微电子相似的速度限制,如玛格鲁斯 - 左旋蛋白定理所表达的。
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观察到 160°C 的温度会略微降低疲劳寿命,这可能与马氏体时效钢的强度在 160°C 时略微降低有关 []。此外,正如预期的那样,带有机加工通道的样品在检查前没有破损样品,因此效果最佳。垂直样品首先断裂,而倾斜和水平样品的粗糙度较高。断裂分析表明,在部件核心和轮廓之间的垂直样品上有许多大于 100 微米的缺陷(图 12a 和 b)。这些缺陷在水平和 45° 样品上也可见,但数量较少。同样的缺陷也在显微照片上可见(图 12c)。因此,即使粗糙度和夹杂物也存在,起始点的根本原因是缺陷的存在
近等原子NiTi相的Ni含量在稳定的成分范围内[1]。因此,发生MT的温度范围决定了NiTi主要用作致动器或基于形状记忆效应或超弹性的生物医学设备。结合金属AM工艺可获得的复杂几何特征,利用形状记忆效应可以制造4D材料,其中时间维度被添加到材料几何形状中。由于NiTi合金是研究最广泛的SMA之一,因此它们也被探索作为AM材料,主要是通过使用粉末床熔合技术,例如选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)和直接能量沉积(DED)[2e4]。这些AM工艺的特点是几何精度高、能够创建内部通道、表面粗糙度合理,以及能够在材料中产生晶格结构[5e7]。然而,与粉末床熔合技术相比,激光金属沉积 (LMD) 等 DED 工艺吸引的研究关注较少 [8,9]。镍钛诺 (镍和钛的合金) 的 AM 在控制构建部件中的最终 Ni 含量方面可能非常关键,特别是由于 Ni 的优先汽化 [10]。这意味着在 AM 过程中可能会发生化学变化,导致原料偏离初始化学成分。AM 工艺过程中的 Ni 损失会导致部件的最终使用问题以及由材料形状记忆行为的局部差异引起的工艺不稳定性。因此,应仔细选择原料材料以潜在地补偿 Ni 的损失。在这方面,通过雾化生产粉末原料对于控制和维持生产批次内和生产批次之间所需的化学成分可能很麻烦。这种变化对 NiTi 合金性能来说可能更为关键,因为它对其化学成分高度敏感。已有研究调查了粉末和线材原料的元素混合,以解决 DED 工艺中化学成分变化的问题 [11, 12]。尽管 NiTi 粉末原料尚未被 AM 最终用户广泛使用,但细 NiTi 线材在市场上广泛可用,并正在开发用于各种应用。商用 NiTi 线材有不同的直径,价格明显低于具有相同化学成分的粉末原料。在使用 NiTi 线材的 DRD 工艺中研究了电弧和等离子等不同热源 [13 e 17]。最近,已证明使用脉冲波 (PW) 激光发射可有效沉积小直径线材,并且与线材直径相比,轨道宽度不会显着增大 [18]。微激光金属丝沉积 (m LMWD) 是一种制造小型 3D 组件或小型半成品零件(例如板、管和环)的好方法,这些零件由镍钛合金制成。与粉末沉积相比,该工艺本质上更安全,原料尺寸与市售 NiTi 丝的直径(0.4 e 0.5 毫米)相当。m LMWD 工艺的可行性已在多种材料中得到证实,例如不锈钢 [18]、AlSi 12 合金 [19] 和以 Dy 为主要合金的 Mg 合金
奥氏体不锈钢 (ASS) 常用于敏感的氢气 (H) 存储、氢气基础设施以及运输应用,因为与铁素体钢相比,它们通常不太容易受到氢脆 (HE) 的影响。这是因为它们的扩散率较低,而氢的溶解度较高 [1-3]。氢脆描述了这样一种现象:材料的机械性能经常会突然发生灾难性的恶化(特别是在受到拉伸载荷时,由于拉伸延展性的丧失),这是由于酸性溶液中的环境氢和含氢气体 [4-8] 扩散到块体材料中造成的。与不易发生 HE 的热力学稳定 ASS(如 AISI 310S 型)相比,在仅含 8 – 10 wt% Ni 的亚稳态 ASS(如 AISI 304 型)中经常观察到严重的 HE,其中在变形过程中会形成应变诱导的 α ′马氏体 [9 – 11]。应变诱导的 α ′马氏体为 H 提供了快速扩散路径,导致 H 在微观结构的关键位置富集(如异质界面前方的微观机械高应力区域),从而导致 H 辅助开裂 [12, 13]。此外,由于凝固过程中的偏析或高冷却速度导致 δ 到 γ 的转变不完全,亚稳态 ASS 中可能会出现少量的 δ 铁素体。这可能会通过提供裂纹起始点来增加样品的 HE 敏感性 [14, 15]。
摘要:本研究旨在评估由电弧添加剂制造(WAAM)工艺产生的添加性化奥氏体不锈钢的应力腐蚀行为。通过电化学分析在腐蚀性环境中,通过电化学分析和缓慢的应变速率测试(SSRT),通过电化学分析来研究这一点。使用光学和扫描电子显微镜以及X射线衍射分析进行了微观结构评估。所获得的结果表明,尽管添加性生产的奥氏体不锈钢及其对应物合金之间的微观结构和机械性能存在固有的差异,但它们的电化学性能和应力腐蚀性易感性相似。添加性合金中的腐蚀攻击主要集中在奥氏体基质与二级铁素体相之间的界面上。在与单个奥氏体相具有单个奥氏体相的对手锻造合金的情况下,腐蚀攻击是由均匀的斑点均匀散布在外表面的。两种合金在腐蚀性环境中SSRT实验中的“帽和锥体”骨折的形式显示出延性衰竭。
* 通讯地址:Chola Elangeswaran,鲁汶天主教大学,机械工程系,Celestijnenlaan 300, 3001 Leuven,比利时。电子邮箱:chola.elangeswaran@kuleuven.be 网址:www.set.kuleuven.be/am
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