Konpare ak depozisyon enèji direksyon, fonn lazè selektif yo te mwens etidye pou fabwikasyon materyèl ki gen klasman fonksyonèl, epi fennèt pwosesis -post la rete klè.
Chèchè nou yo te itilize teknoloji SLM pou prepare materyèl 316L/IN718 fonksyonèl ak evalye sistematikman efè pwosesis tretman chalè reprezantan yo sou evolisyon faz ak pwopriyete tensil.
1.SLM pweparasyon 316L/IN718 fonksyonèl classés materyèl
2.Prosesis tretman chalè
Ki baze sou analiz figi ki anwo a, yo te fèt yon konplo tretman chalè gradyan. De tanperati solisyon yo te chwazi: 980 degre (anba tanperati solisyon an) ak 1040 degre (pi wo pase tanperati solisyon an), konbine avèk de estrateji aje: sèl aje nan 720 degre ak doub aje nan 720 degre + 620 degre. Dapre sa a, yo te mete senk seri eksperyans kontwòl:
Gwoup AD (eta depoze): kenbe nan eta preparasyon orijinal li;
Gwoup HT1: tretman solisyon 1040 degre pou 1 èdtan (dlo trempe) + 720 degre sèl aje pou 8 èdtan (refwadisman lè);
Gwoup HT2: tretman solisyon 1040 degre pou 1 èdtan (dlo trempe) + 720 degre aje pou 8 èdtan ki te swiv pa 620 degre aje pou 8 èdtan (refwadisman founo);
Gwoup HT3: tretman solisyon 980 degre pou 1 èdtan (dlo trempe) + 720 degre sèl aje pou 8 èdtan (refwadisman lè);
HT4 gwoup: tretman solisyon 980 degre pou 1 èdtan (dlo trempe) + 720 degre aje pou 8 èdtan ki te swiv pa 620 degre aje pou 8 èdtan (refwadisman fou).
3.Phase transfòmasyon apre tretman chalè
Senk seri modèl difraksyon X-ray (XRD) nan plan Y-Z nan diferan kondisyon tretman chalè, ak zòn tès ki kouvri: rejyon 1 (IN718 kontni 70-100%), rejyon 2 (IN718 kontni 40-70%), ak rejyon 3 (IN718 kontni 0-30%).
Entansite pik difraksyon yo anba senk kondisyon tretman chalè pa t 'montre diferans enpòtan; refleksyon Bragg nan faz austenitic la-espesyalman gwo (111) ak (200) pik yo nan estrikti fas-santre kib (FCC)-domine modèl difraksyon an.
Nan echantiyon HT1-trete ki soti nan rejyon 1 a, entansite pik (111) ak (220) te pi wo pase eta depoze a (AD). Anplis de sa, tout gwoup chalè-trete te montre yon pik diffraction (311), ki endike ke yon faz ranfòse adisyonèl te fòme apre tretman chalè.
Anba kondisyon HT1, pik diffraction nan rejyon 2 yo pi laj epi yo gen pi ba entansite, sa ki sijere ke estabilite faz nan rejyon sa a pi fèb.
Nan rejyon 3, entansite pik (111) nan echantiyon HT3-trete a te ogmante anpil. Miyò, ' ak " ranfòse faz yo te detekte nan modèl XRD nan rejyon 1. Rapid refwadisman pandan preparasyon SLM segondè-debi pa fezab nan presipitasyon an nan ' ak " faz, pandan y ap tretman chalè bay ase tan pou presipitasyon an nan faz ranfòse sa yo, ki eksplike ogmantasyon nan entansite a nan (200) ak (220) pik tretman an (200) ak (220) pik tretman an nan plan an nan pik tretman an.
Apre tretman chalè ak HT2 ak HT4, (311) pik diffraction nan 'ak faz yo te detekte tou nan modèl XRD yo. Sepandan, konpare ak (311) pik difraksyon apre tretman solisyon ak sèl aje, pik diffraction yo apre doub aje yo te pi entans, ki endike ke pwosesis la doub aje plis ankouraje fòmasyon nan faz nan ranfòse. Entansite a nan pik yo diffraction faz ranfòse te patikilyèman enpòtan anba kondisyon tretman HT2, ki endike ke tretman chalè sa a ankouraje presipitasyon an nan plis ' ak " faz. Efè presipitasyon nan faz nan ranfòse espere gen yon enpak pozitif sou pwopriyete yo mekanik nan HT2-trete eta a. Sepandan, oryantasyon an kristal nan pik prensipal la pa t 'chanje oryantasyon an siyifikatif (111red tretman an pa t ' chanje siyifikatif tretman an) nan materyèl 316L/IN718 fonksyonèl gradye.
4.Microstructure apre tretman chalè
Anba kondisyon depozisyon (AD), faz Laves long-chèn ki egziste nan rejyon 1. Akòz gwo kontni IN718 nan rejyon sa a, yon gwo kantite faz rich Nb- presipite nan rejyon entègranulè a, ak yon konpozisyon (Ni, Fe, Cr)2 (Nb, Mo, Ti). Anba tretman HT1, pi fò nan faz Laves sibi disolisyon ak ka zo kase, ak faz rezidyèl la transfòme nan yon mòfoloji granulaire. Nan tretman HT3, faz Laves tou transfòme nan yon fòm granulaire atravè yon pwosesis disolisyon, akonpaye pa presipitasyon nan zegwi-tankou/baton-tankou δ-Ni3Nb faz. Sa a endike ke tou de echantiyon HT1 ak HT3 pwovoke segregasyon difizyon nan eleman (Ni, Nb, C, Mo) nan rejyon 1, yon fenomèn ki konsistan avèk rezilta yo nan mezi distribisyon estatistik nan plas metal yo nan echantiyon depozisyon ak chalè -trete lè l sèvi avèk gwo -rezolisyon mikwoskopi mikwoskopi {20}rezolisyon mikwoskopi {20}.
Rezilta analiz milti-echèl konfime ke lè yo kontwole solubilite faz Laves nan tanperati solisyon ak kontwole mòfoloji faz δ-Ni3Nb nan tan aje, yo ka reyalize optimize sinèrjetik fòs ak plastisit materyèl gradyan yo. Sa a bay prensip prensipal jeni faz pou devlopman nouvo pwosesis tretman chalè gradyan.
Evolisyon mikwostrikti Rejyon 3 anba diferan rejim tretman chalè revele sinetik transfòmasyon faz ki te kondwi pa efè kouple gradyan konpozisyon ak istwa tèmik. Yo rezime mekanis evolisyon mikroechèl kwa-rejyon sa a, epi yo etabli mekanis korelasyon ant tretman chalè, jeni fwontyè grenn jaden ak pwopriyete mekanik. Anba kondisyon depozisyon (AD), rejyon dominan 316L-(Cr/Ni=1.82) swiv yon chemen solidifikasyon ferit-austenite (FA) de faz-, ki fòme yon estrikti dendritik selilè. Apre tretman chalè HT1, rapò Cr/Ni diminye a 1.35. Transfòmasyon konpozisyon sa a ankouraje chemen solidifikasyon ki soti nan yon faz ferit-austenite doub- rive nan yon estrikti yon sèl-faz totalman austenitic, sa ki diminye anpil kontni ferit entèdendritik la. Faz idantifikasyon konfime transfòmasyon sa a: faz FCC a se yon matris -austenite, faz BCC a se δ-ferit, ak Ni3Al koresponn ak 'faz presipite a. Rejyon 3 domine pa austenite, ki gen yon ti kantite ferit dispèse. Fraksyon volim nan ferit mezire pa analiz imaj quantitative yo te 3.5% (AD), 0.7% (HT1), 0.2% (HT2), 1.5% (HT3), ak 0.8% (HT4), respektivman, ki konfime ke kontni an ferit nan tout chalè -eta trete te pi ba pase sa ki nan eta a depoze.
Post-ekspozisyon chalè apre depozisyon ankouraje rkristalizasyon estatik, ki mennen nan gwose grenn ak yon rediksyon enpòtan nan espas dendrit. Efè sinèrjetik gradyan konpozisyon an enpòtan tou: sou direksyon fòme (kontni IN718 ogmante soti nan 0 a 100 wt%), diminye pousantaj refwadisman lokal la pwovoke gradyèl grayaj bra dendrite yo. Echantiyon an depoze nan rejyon 3 karakterize pa grenn ekivaks amann, ak menm pi piti gwosè grenn (~8.4 μm) nan pati anba a nan pisin nan fonn akòz refonn lazè. Kontrèman, echantiyon yo trete chalè -yo montre yon distribisyon gwosè grenn ki pi inifòm, men gwose grenn nan rejyon 3 apre tretman chalè -gwosè mwayèn grenn echantiyon HT1 ak HT3 yo se 10.40 μm ak 11.64 μm, respektivman. Gwosè sa a sitou atribiye nan efè sinèrjetik nan akimilasyon chalè ak pousantaj refwadisman: rejyon 3 sitiye nan pati anba a nan materyèl la gradyan, sa ki lakòz mwens akimilasyon chalè pandan pwosesis la SLM segondè -enèji ak pi rafine grenn premye; pandan y ap pwosesis refwadisman dousman apre tretman chalè depo bay ase tan pou kwasans grenn. Anplis de sa, echantiyon an gen kristal kolòn kontinyèl ki antre plizyè kouch. Akòz karakteristik solidifikasyon rapid direksyon pwosesis SLM la, direksyon kwasans grenn se nòmalman ki konsistan avèk direksyon gradyan tanperati maksimòm (sa vle di, pèpandikilè ak anba a nan pisin nan fonn).
Tretman solisyon siyifikativman diminye fòs teksti ak amelyore inifòmite, ak HT2 ki montre efè ki pi enpòtan: tretman solisyon 1040 degre konbine avèk doub aje pwovoke fòmasyon fwontyè subgrain, ogmante pwopòsyon ti -ang fwontyè grenn (LAGBs) a 39.1% (pi wo a nan mitan tout tretman chalè). Sa a anpil amelyore kapasite milti-deformation kowòdone estrikti gradyan an epi ankouraje konpòtman izotwòp.
Tretman chalè apre -solisyon diminye estrès rezidyèl epi li ankouraje faz Laves (degre disolisyon ogmante monotone ak tanperati solisyon an); gwo -debi SLM natirèlman rafine mikwostrikti ki depoze a akòz gwo vitès refwadisman li yo, men tretman chalè ki vin apre a pwovoke siyifikatif grajye grenn. Miyò, yon ti kantite faz δ-Ni3Nb rete apre tretman solisyon nan 980 degre, ki endike ke tanperati sa a pi ba pase liy solisyon faz δ{-Ni3Nb la.
5.Tensile pwopriyete
Ka zo kase tensile te prèske totalman konsantre nan zòn tranzisyon konpozisyon an ant 30% IN718 + 70% 316L ak 40% IN718 + 60% 316L rejyon yo, kote segregasyon elemantè yo te pi pwononse. Sèl eksepsyon ki te fèt nan eta HT2 chalè -trete a, kote ka zo kase inisye nan 50% 316L + 50% rejyon IN718 la epi li te akonpaye pa gwo kou. Konklizyon sa yo montre quantitativeman ke varyasyon gradyan konpozisyon domine kapasite chaj-pote materyèl 316L/IN718 fonksyonèl gradye (FGMs).
Lè tanperati solisyon an se 1040 degre, tou de fòs ak plastisit materyèl la amelyore. Anba tretman sèl moun ki aje, pwosesis HT1 siyifikativman amelyore fòs materyèl 316L/IN718 fonksyonèl (FGMs) pi bon pase HT2, ak yon efè ranfòse nan 6.58%. Echantiyon an trete ak HT2 te montre ogmantasyon ki pi enpòtan nan elongasyon nan tanperati solisyon 1040 degre, ak yon ogmantasyon de apeprè 62.99%.Rezilta sa yo endike ke nan tanperati solisyon 1040 degre, yon sèl aje se pi fezab nan amelyorasyon fòs, pandan y ap aje doub se pi fezab nan amelyorasyon plastisit.
Lè tanperati tretman solisyon an desann a 980 degre, fòs materyèl la ogmante (pi wo ak aje doub ak pi bon ak aje sèl), men plastisit la diminye konpare ak eta a depoze.Amelyorasyon an konbine nan fòs ak plastisit endike ke HT2 se tretman an chalè pi bon pou materyèl 316L / IN718 fonksyonèl gradye.
6.an konklizyon
(1) Tanperati solisyon domine chemen evolisyon faz la, pandan y ap efè aje a neglijab. Yon tanperati solisyon ki pi gran pase oswa egal a 1040 degre ka fonn faz Laves siyifikativman ak anpeche fòmasyon nan faz δ-Ni3Nb, kidonk lage eleman Nb pou presipitasyon ki vin apre nan faz ranfòse ″/ ′, bay yon avantou nesesè pou jwenn yon bon balans ant fòs ak plastisit.
(2) Metòd pou moun ki aje yo pèmèt pou kontwole fòs -plastisite. Doub aje apre tretman solisyon nan 1040 degre ka ogmante plastisit pa apeprè 30% san sakrifye fòs, fè li apwopriye pou aplikasyon pou segondè -plastisite. Okontrè, tretman solisyon a 980 degre pwovoke presipitasyon zegwi-tankou δ-Ni3Nb faz sou fwontyè grenn; sa a mennen nan yon diminisyon siyifikatif nan plastisit nan tou de aje sèl ak doub, e se poutèt sa li rekòmande sèlman pou aplikasyon kote ranpe tanperati mwayen -dominan.
(3)Konpozan gradyan yo mande pou yon estrateji "wo -omojenizasyon tanperati ki te swiv pa aje -tanperati ba". Rejyon anrichi IN718 la li menm ki rich nan eleman Nb ak Mo, sa ki nesesè pou tretman pre-solisyon nan Pi gwo pase oswa egal a 1040 degre; otreman, ki vin apre aje tanperati ki ba -ap fòme yon zegwi kontinyèl-tankou rezo faz δ-Ni3Nb, sa ki lakòz yon pèt solidite tanperati chanm-pi gran pase oswa egal a 40%. Sekans tretman sa a ka sèvi kòm yon prensip konsepsyon jeneral pou tretman chalè apre k ap fonn lazè selektif (SLM) nan materyèl ki sanble fonksyonèl gradye (FGMs).
(4) Karakterisasyon materyèl gradyan yo ta dwe swiv yon pwosesis bouk twa etap fèmen: Premyèman, yo fè tès makwoskopik pre- pou idantifye diferans ki genyen ant pakèt-a-; Dezyèmman, kat distribisyon jaden souch ε(x) yo trase lè l sèvi avèk teknoloji korelasyon imaj dijital (DIC) plen -jaden, epi yo jwenn relasyon konstititif estrès lokal-souch (σ-ε) atravè tès mekanik mikwo/nano-echèl; finalman, modèl konstititif gradyan entegre ak analiz eleman fini (FEA) kalibre. Chèn verifikasyon sa a ka dekouple repons jeneral la nan valè konsepsyon akseptab rezolisyon espasyal yo, kidonk pèmèt -afine ajisteman pwosesis la ak evalyasyon fyab sèvis la.
