مواد و ساخت پیشرفته

در فرایند ساخت افزایشی ذوب لیزری بستر پودر (LPBF)، انتخاب پارامترهای فرآیند استفاده شده بر شرایط مواد حاصل بعد از عملیات حرارتی بسیار موثر است. بر اساس تازه ترین تحقیقات، امکان چاپ سه بعدی سوپرآلیاژ پایه نیکل مانند 247LC با دانستیته کمی از ترک با ریزساختار خوب وجود دارد. در این تحقیقات، جدایش عنصر سیلیسیوم در نواحی دارای ترک های انجمادی شناسایی شده است. نشان داده شده است ریزساختار با دانه های درشت ایجاد ترک های انجمادی را جلو می اندازد.

به منظور انجام این تحقیقات، ریزساختار و شرایط مواد سوپرآلیاژهای پایه نیکل LC247 تولید شده به روش ساخت افزایشی LPBF مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات طراحی شده در مطالعه قبلی پارامترهای فرایندی را نشان داد که برای آنها، شرایط مواد حساسیت به ترک کمتری را نشان دادند. برخی از پارامترهای فرایند حساسیت به ترک را در مواد افزایش دادند. در مطالعه اخیر، شرایط مواد به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفته است تا ریزساختار آنها آشکار شود و علت ترک خوردگی مشخص شود. همچنین دلیل انتقال بین کاهش حساسیت به ترک به افزایش حساسیت به ترک مورد بررسی قرار گرفته است.نتایج نشان داده است که ترک خوردگی انجمادی در مرزهای دانه با زاویه بالا رخ می دهد. ترک‌خوردگی انجماد ممکن است در مرزهای دانه‌ای با زاویه بالا به دلیل سهم خنک‌سازی انرژی مرزی دانه‌ها ترویج شده باشد. علاوه بر این، جدایش سیلیسیوم در ترک ها مشاهده شده است. بنابراین، حضور سیلیسیوم در مرزدانه ها به احتمال زیاد ترک خوردگی انجماد را ترویج می کند. یکی دیگر از نتایج منتج از این بررسی این است که چگالی ترک بالا، که در شرایط مواد با چگالی انرژی بالا رخ می‌دهد، با میانگین اندازه دانه‌های بزرگ مرتبط است.

این واقعیت که ترکیب خاصی از پارامترهای فرآیند، ریزساختارهایی با حساسیت کم به ترک ایجاد می‌کند، نشان می‌دهد که مواد آلیاژی 247LC قابل اعتماد ممکن است با استفاده از LPBF با استفاده از پارامترهای فرآیند بهبودیافته چاپ سه بعدی شوند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590048X22000048?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580321007348