本文提供的信息和数据是典型值或平均值,并不保证最大值或最小值。本文所述材料的具体应用仅用于说明目的,以便读者自行评估,并不作为对这些或其他用途的适用性的明示或暗示保证。本文不保证本文献的接收者在更新版本发布后会收到更新版本。
摘要:激光定向能量沉积(LDED)过程中,快速熔化和凝固通常会导致孔隙和粗大柱状枝晶的出现,从而降低沉积合金的性能。本研究引入原位超声轧制(UR)作为增强LDED试件耐腐蚀性能的创新方法,深入研究了组织特征及其与耐腐蚀性能的关系。研究结果表明,LDED-UR试件的孔隙率和尺寸均有所减少。在LDED-UR工艺产生的剧烈塑性变形的影响下,出现了完全等轴晶粒,其平均尺寸减小至28.61 μm(而柱状晶粒的LDED试件为63.98 μm)。与LDED试件相比,LDED-UR试件的耐电化学腐蚀性能明显提高。这种耐腐蚀性能的提高可以归因于小孔隙率低、富铬铁素体相细小且分布均匀,以及由于晶粒边界致密而形成了致密厚的钝化膜。微观结构与腐蚀行为之间相关性的洞察为提高 LDED 样品的耐腐蚀性能开辟了一条新途径。
[1] 免责声明:本数据表中发布的所有数据仅供参考,不足以设计或认证零件。不对这些结果提供任何保证或担保。[2] 界限基于每个方向和机器的每个总体的十个样本的一个标准偏差。测试样本是从试样 (75x75x13mm) 加工而成的直径为 6.35 毫米的圆棒。方向 XY 数据是 X 和 Y 水平构建方向的平均值。[3] 使用其他粉末切割 (316L-D) 和/或 AM 工艺 (DED 和 PBF-EB) 生产的 AM 构建的工艺参数和热处理可根据特定应用要求进行优化。
功能梯度材料 (FGM) 的概念是为了开发高性能耐热材料而提出的,其中耐热陶瓷与金属混合[1]。FGM 是一类先进的异质材料,其成分和性能表现出可控的空间变化,从而导致其性能 (热/电导率、耐腐蚀、机械、生物化学等) 逐渐变化。FGM 背后的主要思想包括一种不能满足所有设计要求的材料和一种适用于特定位置和操作条件的不同材料。由于这种协同效应,FGM 可应用于不同领域,例如生物医学、汽车和航空航天、电子、光学、核应用、反应堆部件和能量转换 [2]。FGM 的特点是材料之间可以逐渐转变,也可以不连续/突然转变。对于突然转变(直接界面),部件会承受巨大的应力和化学不相容性。相反,连续/渐进的转变可以最大限度地减少这些问题,并改善界面处的机械性能 [3、4]。基于电弧的定向能量沉积(DED-arc),通常称为线材和电弧增材制造(WAAM),是制造 FGM 的一种很有价值的制造技术。使用配备多个独立线材送料器的机器可以轻松进行其生产,从而可以创建在多个方向上具有成分和性能梯度的部件。同时使用两根线材被称为双线和电弧增材制造 (T-WAAM)。尽管如此,在同一熔池中结合两种材料会带来令人困惑的挑战,包括可能形成不良的金属间化合物,这会降低可焊性/可打印性(例如,由于形成热裂纹和高硬度区域)并导致过早失效 [2]。此外,热膨胀系数不匹配、熔化温度差异以及溶解度不足都会导致开裂和脆化 [5]。每根焊丝不同的热物理性质也意味着确保零件无缺陷所需工艺参数存在显著差异。316L 不锈钢与 Inconel 625 的 FGM 用于化工厂、石油天然气和核工业应用。特别是在堆焊管道和阀门中,零件插入两种不同的环境中,需要不同的耐腐蚀和耐磨性(内部接触腐蚀性流体,例如含有高 CO2 和 H2S 的原油,外部接触大气 [6e8])。尽管 Inconel 625 的这些性能更胜一筹,但在结构件的关键区域用不锈钢替代 Inconel 可以降低相关部件成本。两种合金的基质均为单个面心立方 (FCC) 相 (g),主要合金元素为 Fe、Cr 和 Ni。根据工艺和制造策略,可能会出现一些问题,其中热裂纹尤为普遍。Shah 等人 [9] 使用激光定向能量沉积 (L-DED) 分析了工艺参数对 316 不锈钢到 Inconel 718 FGM 制造的影响。作者没有证明由激光诱导裂纹的证据
经轧制加工的奥氏体不锈钢因其优异的机械性能和腐蚀性能而在技术应用中广泛应用。本研究调查了冷轧条件和快速凝固条件下 316L 奥氏体不锈钢的冷却速度、微观结构和性能的影响。冷轧加工钢的微观结构由奥氏体和低百分比的 δ 铁素体组成。对于快速凝固条件,随着冷却速度的降低,微观结构从柱状和针状树枝状晶粒演变为等轴树枝状晶粒,由于冷却速度高,不存在 δ 铁素体。此外,两种途径的热分析表明,在合成空气中快速凝固后,氧化动力学较慢。冷轧条件下的显微硬度低于快速凝固条件下的显微硬度,因为凝固条件下的微观结构更细化。考虑到点蚀电位,快速凝固条件区域 RS1 中的样品表现出最高的耐腐蚀性。冷轧条件下的钝化电流密度为5.72x10 -5 A/cm 2 ,而快速凝固条件下,区域RS1和RS2分别为2.24x10 -5 A/cm 2 和3.72x10 -6 A/cm 2 ,区域RS3在宽电位范围内未出现钝化区。
经轧制加工的奥氏体不锈钢因其优异的机械性能和腐蚀性能而在技术应用中广泛应用。本研究调查了冷轧条件和快速凝固条件下 316L 奥氏体不锈钢的冷却速度、微观结构和性能的影响。冷轧加工钢的微观结构由奥氏体和低百分比的 δ 铁素体组成。对于快速凝固条件,随着冷却速度的降低,微观结构从柱状和针状树枝状晶粒演变为等轴树枝状晶粒,由于冷却速度高,不存在 δ 铁素体。此外,两种途径的热分析表明,在合成空气中快速凝固后,氧化动力学较慢。冷轧条件下的显微硬度低于快速凝固条件下的显微硬度,因为凝固条件下的微观结构更细化。考虑到点蚀电位,快速凝固条件区域 RS1 中的样品表现出最高的耐腐蚀性。冷轧条件下的钝化电流密度为5.72x10 -5 A/cm 2 ,而快速凝固条件下,区域RS1和RS2分别为2.24x10 -5 A/cm 2 和3.72x10 -6 A/cm 2 ,区域RS3在宽电位范围内未出现钝化区。
I. 构建几何形状对增材制造 316L 零件微观结构发展的影响 A. Leicht、U. Klement、E. Hryha Mater. Charact. 143 (2018) 137–143 II. 零件厚度对激光粉末床熔合制造 316L 零件微观结构和力学性能的影响 A. Leicht、C. Pauzon、M. Rashidi、U. Klement、L. Nyborg、E. Hryha 已提交出版 III. 工艺气体和扫描速度对 L-PBF 制造的薄 316L 结构的性能和生产率的影响 C. Pauzon、A. Leicht、U. Klement、P. Forêt、E. Hryha 已提交出版 IV.扫描旋转对激光粉末床熔合生产的 316L 零件微观结构发展和力学性能的影响 A. Leicht、CH Yu、V. Luzin、U. Klement、E. Hryha Mater。Charact。163 (2020) 110309 V. 工艺参数对激光粉末床熔合生产的 316L 零件微观结构、抗拉强度和生产率的影响 A. Leicht、M. Rashidi、U. Klement、E. Hryha Mater。Charact。159 (2020) 110016 VI. 通过增加层厚度提高 316L 激光粉末床熔合的生产率:对微观结构和力学性能的影响 A. Leicht、M. Fischer、U. Klement、E. Hryha、L. Nyborg 已提交出版
摘要:316L 不锈钢是多种关键应用的首选材料,这些应用需要兼具机械强度和耐腐蚀性,例如在生物医学领域。增材制造 (AM) 技术可以为新的设计解决方案铺平道路,但与传统加工路线相比,微观结构、缺陷类型和表面特性存在很大差异,因此评估 AM 材料和组件的长期耐久性至关重要。本文对最近大量研究 AM 316L 疲劳的文献进行了全面回顾,重点对比了不同的 AM 技术与传统工艺,以及加工和后处理方面对疲劳强度和寿命的影响。总体疲劳数据相当分散,但可以清楚地看到疲劳性能对表面光洁度、构建方向和热处理类型的依赖性,以及不同打印工艺的影响。还对文献中提出的不同测试方法进行了批判性讨论,强调需要共享实验测试协议和数据呈现,以便更好地理解疲劳行为和加工参数之间的复杂相关性。
可以看到纯 SS 316L 部分和 (SS 316L+Al12Si) 1 之间的结合。(c) 方法 2 制造的横截面。(d) 圆柱形 SS 316L 至 Al12Si 双金属结构
近年来,增材制造技术领域的发展呈指数级增长,为各个领域带来了诸多优势,包括材料种类繁多、几何自由度高、材料浪费少和实现速度快。对于金属而言,最发达的技术是粉末床技术,主要是基于熔合,最终结构通过激光或电子束加固。利用这些技术,可以实现接近传统金属的出色形状和密度。另一方面,在粘合剂喷射技术中,液体粘合剂滴的沉积使灰尘颗粒能够逐层连接,类似于 3D 打印。生产的部件必须经过脱脂和烧结工艺才能达到最终密度。大多数研究都是为了完善工艺参数以确保机械性能,但在腐蚀行为领域的研究却很少。
