Як суперсплав 625 на основі нікелю піддається корозії?
Суперсплав на основі нікелю Inconel 625 має чудові механічні властивості та стійкість до корозії та використовується в таких ключових сферах, як аерокосмічна та морська промисловість. Однак його низька технологічність і високі вимоги до навантаження на пластичну деформацію завжди турбували виробників. Тому багато досліджень вивчали адитивне виробництво Inconel 625 для подолання цих проблем. Дослідники з Університету Порту в Португалії узагальнили технологію прямого лазерного осадження (DLD) Inconel 625 і його композитних матеріалів.
Подовження деформованого IN625, нагрітого до 760 градусів, аномально зменшилося, хоча автори не надали жодної причини для цього зменшення. Однак спостережуване різке зменшення подовження деформованого IN625 можна пояснити швидкістю деформації, застосованою під час випробування на розтяг. Деякі автори згадують таку поведінку для подібних сплавів, випробуваних при 600 градусах. Кілька інших авторів також продемонстрували таку поведінку властивостей розтягування під час випробувань на розтягування при аналогічних температурах.
Тугоплавкі розчинені елементи (молібден, ніобій) мають низькі коефіцієнти дифузії в нікелевій матриці; отже, їх присутність у твердому розчині підвищує межу повзучості сплаву, тоді як хром, хоч і має менший коефіцієнт зміцнення, має менший коефіцієнт зміцнення через його присутність у IN625. Висока маса фракції все ще значно сприяє зміцненню твердого розчину. Вуглець також є ефективним елементом зміцнення твердого розчину та джерелом первинного та вторинного зміцнення карбіду. IN625 має гранецентровану кубічну (FCC) кристалічну структуру, подібну до інших суперсплавів на основі нікелю, яка протистоїть фазовому переходу від кімнатної температури до температури плавлення. Крім того, структура FCC має нижчу швидкість процесів термічної активації, які впливають на явище деформації повзучості. Стійкість до деградації зовнішньої поверхні, викликаної окисленням і термічною корозією, в основному контролюється хромом, алюмінієм і титаном. Через складну форму більшості деталей IN625 надмірна механічна обробка в поєднанні з характером сплаву, який важко обробляти, викликала значні труднощі під час виробничого процесу. Крім того, для формування IN625 потрібна більша потужність під час процесу формування (приблизно в 4 рази, ніж у вуглецевої сталі).
Кований IN625 має високі механічні властивості при кімнатній температурі. Проте його високотемпературні механічні властивості відрізняють його від сталей еквівалентної міцності. ASTM B443 визначає мінімальні вимоги до листа/плити, а ASTM B564 визначає вимоги до поковок IN625. ASTM E8 і ISO 6892 є стандартними методами випробування металевих матеріалів на одноосьовий розтяг при кімнатній температурі, тоді як ASTM E21 і ISO 6892 надають методи випробування металів на розтягнення при підвищених температурах для кування та AM IN625. ASTM E292 і ASTM E740 Стандартні методи випробування для визначення міцності на розрив (висока температура) і залишкової міцності зразків з надрізом під навантаженням на розтяг. Наведені вище методи випробувань підходять як для матеріалів IN625, виготовлених звичайним способом, так і для матеріалів із добавками. Крім того, у випадку певних випробувань (наприклад, випробувань на відповідність стандарту ASTM E740), випробування матеріалів АМ можуть натрапити на певні обмеження, такі як товщина зразка або геометрія зразка.
Протягом останніх кількох років було зроблено кілька зусиль щодо AM IN625 з використанням DLD. На малюнку 2 наведено огляд механічних властивостей, про які повідомляють різні дослідження, а також наведено специфікації механічних характеристик IN625 звичайного виробництва для довідки. Усі наведені тут властивості без подальшої термічної обробки після обробки.
DLD IN625 відповідає/перевищує граничну міцність на розрив (UTS), межу текучості (YS) і відносне подовження (%) традиційно виготовлених продуктів IN625. Проте виготовлений за допомогою добавок IN625, як правило, менш пластичний, ніж стандартний IN625, із типовими значеннями подовження в межах від 60% до 65%. Конструкція DLD має вищий відсоток меншого подовження в напрямках UTS, YS і XY, а також нижчий відсоток більшого подовження в напрямках UTS, YS і Z. Ізотропна поведінка очевидна в механічних властивостях конструкції DLD. Більшість збірок DLD показують UTS і YS в межах 820-880 МПа і 460-600 МПа відповідно в XY (горизонтальному) напрямку та 730-840 МПа і 370-510 МПа відповідно в Напрямок Z (побудова). Згідно з останніми дослідженнями, зареєстровані значення подовження становили від 29% до 45% у напрямку XY та від 40% до 56% у напрямку Z (будівництво). Залежність властивостей від напрямку в основному пояснюється характерною стовпчастою структурою, створеною процесом DLD, що призводить до змін механічних властивостей у залежності від напрямку навантаження на розтяг під час випробування на розтяг. Фаза Лавеса утворюється в кінці затвердіння і розподіляється між дендритами.
Порівнюючи механічні властивості IN625 за допомогою селективного лазерного плавлення (SLM) і прямого лазерного осадження (DLD), було зроблено висновок, що за відповідних параметрів і посттермічної обробки DLD має кращу міцність і подовження більше ніж на 40% порівняно зі структурами SLM. Також повідомлялося, що збірки DLD мають відносно нижче подовження та міцність (приблизно 30%) і менші зміни подовження в напрямках XY та Z порівняно з конструкціями SLM, які пройшли термічну обробку з мінімальною анізотропною поведінкою. великий.
