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增材制造技术应用


来源:瑞承    作者:admin    时间:2020-01-09 13:13:30

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金属增材制造技术消除传统超级合金中的动态应变时效

Metal Additive Manufacturing eliminates dynamic strain ageing in conventional superalloys

根据一个位于美国的材料科学家团队的研究,在传统加工的高温合金中发现的不受欢迎的动态应变时效(DSA)特征,并不存在于金属增材技术制造的镍基超耐热合金中。如果DSA在传统的加工材料中存在,那么材料的强度会随着施加的变形而波动,从而产生锯齿状的应力-应变曲线。

由美国宾夕法尼亚州立大学州立学院材料科学与工程助理教授Allison Beese领导的研究小组,在美国田纳西州奥克里奇国家实验室以中子衍射特性和机械性能两方面对传统加工的lnconel 625(镍合金)和增材制造的lnconel 625(镍合金)进行了测试。

在微观水平收集的数据给出了锯齿状应力—应变曲线的微观水平的图像,也使研究组对造成这种现象的微观结构机制有了新的认识。这项发表在《自然通讯》杂志上的研究被认为可以为设计无动态应变时效的材料提供方法。研究人员相信这可能会带来能够使合金具有定制的操作性能的新的制造技术。

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“我们在传统工艺加工过的Inconel 625中看到了高温下典型的锯齿形应力—应变曲线。与此同时随着材料的上下变形,流动应力上下振荡,”Beese解释说:“这对材料来说不是一个理想的性能,因为它可能会导致早期断裂和不可预测的结果。”

研究人员表示,传统的合金具有随机的晶体结构,但增材制造的合金具有更好的晶体结构和更细的分散颗粒。“我们使用了一种独特的实验装置,在微观水平上研究其力学特性。” 比斯继续说道,“我们想要了解微观水平上的力学特性是如何导致两种由相同元素组成,以不同方式制造的Inconel 625在宏观水平上可见特性的差异。我们能够在介观水平上理解DSA的来源,这方面在以前是缺失的。”

研究小组将增材制造材料中DSA的缺失归因于分布在该材料中微观水平上的更细的颗粒和材料中更好的晶体结构。这也导致了材料拥有了类似于木材的各向异性,即材料的强度随着晶体的波动而不同。

Beese认为,进一步的研究可以使增材制造材料在前期加工过程中更深入的调整来获得想要的性质,或在制造前使用热处理来调整颗粒和微观结构。增材制造近净成形的高温合金也是有用的,因为高温合金由于其强度大,很难加工。增材制造技术降低了加工要求,同时减少了材料的浪费。

此外,她指出研究可以帮助改进用于设计和理解变形过程中存在DSA的金属的长期模型,并为新金属材料的设计提供参数,特别是那些由金属添加剂制造的材料。

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