Jak koroduje superslitina 625 na bázi niklu?
Superslitina na bázi niklu Inconel 625 má vynikající mechanické vlastnosti a odolnost proti korozi a byla používána v klíčových aplikacích, jako je letecký a námořní průmysl. Jeho špatná zpracovatelnost a vysoké požadavky na zatížení plastickou deformací však výrobce vždy trápily. Proto mnoho studií zkoumalo aditivní výrobu Inconel 625, aby tyto problémy překonalo. Výzkumníci z univerzity v Portu v Portugalsku shrnuli technologii přímého laserového nanášení (DLD) Inconelu 625 a jeho kompozitních materiálů.
Prodloužení tvářeného IN625 zahřátého na 760 stupňů abnormálně pokleslo, ačkoli autoři neuvedli žádný důvod pro toto snížení. Pozorovaný prudký pokles v prodloužení deformovaného IN625 však lze přičíst rychlosti deformace použité v tahové zkoušce. Někteří autoři zmiňují toto chování u podobných slitin testovaných při 600 stupních. Několik dalších autorů také prokázalo toto chování tahových vlastností během tahových zkoušek při podobných teplotách.
Prvky solutu s vysokou teplotou tání (molybden, niob) mají v niklové matrici nízké koeficienty difúze; proto jejich přítomnost v tuhém roztoku zvyšuje pevnost slitiny při tečení, zatímco chrom, ačkoli má menší koeficient vytvrzení, má nižší koeficient vytvrzování díky své přítomnosti v IN625. Vysoký hmotnostní podíl stále významně přispívá ke zpevnění tuhého roztoku. Uhlík je také účinný prvek zpevňující tuhý roztok a zdroj primárního a sekundárního zpevňování karbidu. IN625 má plošně centrovanou kubickou (FCC) krystalovou strukturu podobnou jiným superslitinám na bázi niklu, která odolává fázovému přechodu z pokojové teploty do bodu tání. Kromě toho má FCC struktura nižší rychlost tepelných aktivačních procesů, které ovlivňují jev creepové deformace. Odolnost vůči degradaci vnějšího povrchu způsobené oxidací a tepelnou korozí je řízena především chromem, hliníkem a titanem. Kvůli složitému tvaru většiny dílů IN625 způsobovalo nadměrné obrábění spojené s obtížnou obrobitelností slitiny značné potíže během výrobního procesu. Navíc tváření IN625 vyžaduje vyšší výkon během tvářecího procesu (přibližně 4krát vyšší než uhlíková ocel).
Kovaný IN625 má vysoké mechanické vlastnosti při pokojové teplotě. Jeho vysokoteplotní mechanické vlastnosti jej však odlišují od ocelí stejné pevnosti. ASTM B443 specifikuje minimální požadavky na plechy a ASTM B564 specifikuje požadavky na výkovky IN625. ASTM E8 a ISO 6892 jsou standardní metody pro jednoosé zkoušky tahem kovových materiálů při pokojové teplotě, zatímco ASTM E21 a ISO 6892 poskytují metody pro zkoušky tahem kovů při zvýšených teplotách pro kování a AM IN625. ASTM E292 a ASTM E740 Standardní zkušební metody pro stanovení meze pevnosti (vysoká teplota) a zbytkové pevnosti vzorků s vrubem při zatížení tahem. Výše uvedené zkušební metody jsou vhodné pro konvenčně vyráběné i aditivně vyráběné materiály IN625. Kromě toho v případě určitých testů (např. testy podle ASTM E740) může testování AM materiálu narazit na určitá omezení, jako je tloušťka vzorku nebo geometrie vzorku.
Během několika posledních let bylo několik pokusů o AM IN625 pomocí DLD. Obrázek 2 poskytuje přehled mechanických vlastností uváděných v různých studiích a také poskytuje specifikace mechanického výkonu pro konvenčně vyráběný IN625 pro referenci. Všechny zde uvedené vlastnosti jsou bez následného tepelného zpracování.
DLD IN625 splňuje/překračuje maximální pevnost v tahu (UTS), mez kluzu (YS) a tažnost (%) konvenčně vyráběných produktů IN625. Aditivně vyráběný IN625 je však obecně méně tvárný než konvenčně vyráběný IN625, s typickými hodnotami prodloužení v rozmezí od 60 % do 65 %. Sestavení DLD má vyšší procento nižšího prodloužení ve směrech UTS, YS a XY a nižší procento vyššího prodloužení ve směrech UTS, YS a Z. Izotropní chování je zřejmé z mechanických vlastností konstrukce DLD. Většina sestav DLD vykazuje UTS a YS v rozmezí 820-880 MPa a 460-600 MPa, v tomto pořadí, ve směru XY (horizontálním) a 730-840 MPa a 370-510 MPa, v tomto pořadí, v Z (build) směr. V nedávných studiích se uváděné hodnoty prodloužení pohybovaly mezi 29 % a 45 % ve směru XY a mezi 40 % a 56 % ve směru Z (stavba). Směrová závislost vlastností je připisována především charakteristické sloupcové struktuře vytvářené procesem DLD, která má za následek změny mechanických vlastností s ohledem na směr tahového zatížení při tahové zkoušce. Lavesova fáze se tvoří na konci tuhnutí a je distribuována mezi dendrity.
Porovnáním mechanických vlastností IN625 metodou selektivního laserového tavení (SLM) a přímého nanášení laserem (DLD) bylo vyvozeno, že s vhodnými parametry a následným tepelným zpracováním má DLD lepší pevnost a tažnost o více než 40 % ve srovnání se strukturami SLM. Bylo také hlášeno, že konstrukce DLD mají relativně nižší tažnost a pevnost (přibližně 30 %) a menší změny v prodloužení ve směrech XY a Z ve srovnání s tepelně zpracovanými konstrukcemi SLM s minimálním anizotropním chováním. velký.
