在打印和热处理条件下研究了通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 制造的 Inconel 625 的微观结构。L-PBF 工艺固有的极高冷却速度通常会产生精细的微观结构和复杂的残余应力场,这需要退火以减少应力并调整微观结构以获得所需的机械性能。Inconel 625 合金是一种镍基高温合金,仍然是 L-PBF 工艺中常用的材料。L-PBF 工艺产生的独特微观结构和不同热处理工艺引入的不同相需要研究,以促进材料的广泛应用。本文研究了在 700°C、900°C 和 1050°C 下进行一小时热处理对 L-PBF 部件的微观结构和显微硬度的影响。这些部件在密苏里大学研究反应堆中心 (MURR) 使用“快”中子进行辐照。还比较了辐射前后的显微硬度。
• Gamon, A.、Arrieta, E.、Gradl, PR、Katsarelis, C.、Murr, LE、Wicker, RB、Medina, F.,2021 年。采用各种增材制造工艺对 Inconel 625 合金成品进行微观结构和硬度比较。结果载于《材料》第 12 卷。https://doi.org/10.1016/j.rinma.2021.100239 • Gradl, P.、Tinker, D.、Park, A.、Mireles, O.、Garcia, M.、Wilkerson, R.、Mckinney, C.,2021 年。针对航空航天部件的稳健金属增材制造工艺选择与开发。《材料工程与性能杂志》,Springer。 https://doi.org/10.1007/s11665-022-06850-0 • Rivera, OG、Allison, PG、Jordon, JB、Rodriguez, OL、Brewer, LN、McClelland, Z., ... & Hardwick, N. (2017)。固态增材制造 Inconel 625 的微观结构和机械行为。材料科学与工程:A,694,1-9。• 图片来自 Mark Norfolk、Fabrisonic
航空航天工业对耐热合金和不锈钢的攻丝需求正在迅速增加。最常见的耐热合金是镍基合金,例如 A286、Inconel、哈氏合金、Waspalloy 和钛合金。由于这些材料的材料特性,攻丝存在相当大的困难,很容易对丝锥造成严重损坏。YAMAWA 拥有适用于这种严苛攻丝条件的最佳丝锥系列。
图 2. 在各种增材制造的金属合金中观察到的柱状晶粒;a) 316L 不锈钢,b) Ti6Al4V 和 c) Inconel 625,“通过电子和激光束熔化制备的镍基高温合金(合金 625)的微观结构和性能比较”由 K. Amato 等人撰写,根据 CC BY 4.0 获得许可(Amato、Hernandez 等人,2012 年)。
金属增材制造 (MAM) 是一项快速发展的技术,有可能彻底改变制造业。当前的 MAM 工艺之一是直接能量沉积 (DED),它使用逐层沉积来设计零件以进行整合并最大限度地减少材料浪费。然而,DED 工艺的反复加热和冷却通常会导致 AM 组件发生变形,从而导致过早失效。该研究利用数值计算软件 Simufact Welding 对利用 DED 工艺在 SS316 基材上增材制造的 Inconel 718 的热致变形进行了数值计算分析。Inconel 718 组件和 SS316 基材的几何设计旨在更深入地了解 LMD 工艺的变形行为。模拟结果表明,变形随层数的增加而增加,并且变形率沿沉积高度而变化。节点 S3 和 S5 处的基材变形在每一沉积层中均呈线性增加,但在最后四层中节点 S1 和 S2 处的变形速率降低,这表明基材和沉积材料之间的温度均匀性。
摘要:直接激光金属沉积(DLMD)是一种最先进的制造技术,用于在这项研究中制造316L不锈钢/inconel 625功能分级材料(FGM)。对于这些材料在行业中的实际应用,过程参数对几何特征和表面粗糙度的影响需要更多的研究。通过更改每一层中316升不锈钢/inconel 625的比例,该女性FGM是在五层中加上五层制造的。研究了激光功率对几何特性,身高稳定性和表面粗糙度的影响。研究了微观结构分析和微硬度填充。结果表明,尽管有较高的固定速率,但合金元素的分离发生了。还发现,增加激光功率将增加梯度壁的高度,宽度,高度稳定性和表面粗糙度。在最高激光功率(280 W)处,沉积层的最大宽度和高度分别为1.615和6.42 mm。在220 W的激光功率下,将获得最小的表面粗糙度(R a =105μm)和最佳的高度稳定性(0.461 mm)。在225-277 HV范围内的各个部分的各个部分中,显微硬度值将有所不同。
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
如 (a) 91 级钢和 SS316 之间失效的热套管所示 [8]。在实验室蠕变实验中,在各种合金组合的铁素体钢焊缝界面附近反复形成微观裂纹,包括 (b) 2.25Cr-1Mo 铁素体钢和合金 800 [9](经 Springer Nature 许可转载)和 (c) P92 铁素体钢和镍基高温合金 Inconel 740H [10](经 Elsevier 许可转载)。...... 3
Nehem Tudu 先生,注册编号 2018RSPI007,NIT Jamshedpur 生产与工业工程系全日制博士研究生,将于 2023 年 1 月 2 日(星期三)下午 4:00 开始就题为“激光定向能量沉积开发的 Inconel 625 功能梯度材料和 304L 不锈钢的实验分析”的论文举办提交前研讨会(地点:钻石禧年演讲综合厅 206)。
• Gradl, P.、Tinker, D.、Park, A.、Mireles, P.、Garcia, M.、Wilkerson, R.、Mckinney, C. (2021)。“航空航天部件的稳健金属增材制造工艺选择与开发”。(期刊论文评论) • Rivera, OG、Allison, PG、Jordon, JB、Rodriguez, OL、Brewer, LN、McClelland, Z.、... & Hardwick, N. (2017)。固态增材制造的 Inconel 625 的微观结构和机械行为。材料科学与工程:A,694,1-9。 • 图片来自 Mark Norfolk、Fabrisonic