Germania: test delle proprietà di scorrimento e viscoelasticità nelle superleghe a base di Nichel singolo in cristallo stampato in 3D

Germania: test delle proprietà di scorrimento in Superleghe a base di Ni singolo in cristallo stampato 3D

Ricercatori tedeschi esplorano le proprietà di viscoelasticità nelle superleghe, descrivendo in dettaglio le loro scoperte nelle proprietà di viscoelasticità delle superleghe a base di Ni (SX) a cristallo singolo: un confronto tra i materiali CMSX-4 fabbricati convenzionalmente e additivi . Gli autori confrontano sia le microstrutture che le proprietà di viscoelasticità di due diversi tipi di superleghe a base di Ni monocristallino.

Le superleghe a base di Ni monocristallo (SX) sono estremamente importanti per le applicazioni di oggi come l’aerospaziale, l’energia e altro; ad esempio, questi metalli possono essere utilizzati per creare pale di turbine, ma devono essere in grado di gestire carichi meccanici a temperature estreme, oltre i 1000 ° C e operare all’interno del regime di scorrimento viscoso. I materiali CMSX-4 possiedono ciò che i ricercatori definiscono come una buona resistenza alla viscoelasticità perché sono composti da elementi refrattari (W, Ta, Re).

Questi materiali non sono un nuovo argomento di studio per i ricercatori, ma qui gli autori vogliono sapere se le proprietà di viscoelasticità cambiano durante l’elaborazione, in particolare quando si utilizza la produzione additiva. La SEBM è stata scelta come modalità di produzione grazie alla sua capacità di produrre superleghe a base di Ni come cristalli singoli.

“SEBM rappresenta una tecnica di produzione additiva per letti in polvere, che è caratterizzata da alti tassi di solidificazione e gradienti termici elevati”, affermano i ricercatori. “Pertanto, la scala della segregazione e la spaziatura del braccio del dendrito primario possono essere inferiori di due ordini di grandezza rispetto ai materiali trattati Bridgman.”

Hanno usato i seguenti test di valutazione della viscoelasticità in miniatura:

Alta temperatura / basso stress (1050 ° C, 160 MPa)
Bassa temperatura / alta sollecitazione (850 ° C, 600 MPa)
I risultati sono stati esaminati mediante microscopia elettronica a scansione e trasmissione (SEM e TEM). Il team ha notato un “piccolo bordo esterno policristallino di circa 1 mm di spessore con grani molto fini” in entrambe le sezioni trasversali. Nel regime di alta temperatura / basso stress, tutti e tre gli stati materiali hanno mostrato un comportamento simile; tuttavia, i regimi di bassa temperatura / alta sollecitazione hanno mostrato differenze “significative” nel comportamento di viscoelasticità quando si confrontano i tre stati materiali.

“Nel caso degli stati di materiale come sono costruiti, il campione che è stato prelevato dalla parte superiore della barra SEBM (cerchi rossi) mostra ceppi di rottura più alti e vite di rottura leggermente più lunghe rispetto all’esemplare prelevato dal centro della barra (quadrati neri ), “Hanno dichiarato i ricercatori. “Dopo il trattamento termico a gradini multipli, i campioni prelevati dal centro della barra (triangoli verdi) accumulano lo scorrimento viscoso più velocemente e falliscono un po ‘prima rispetto a quelli che sono stati prelevati dalla parte superiore della barra SEBM trattata termicamente (diamanti blu) “.

“Le regioni di barre che si sono formate in precedenza presentano particelle γ più grandi e canali γ più ampi. Di conseguenza, si deformano più velocemente. Questo effetto può essere rilevato anche dopo un trattamento termico di omogeneizzazione e precipitazione. Sono necessarie ulteriori ricerche per scoprire perché i trattamenti termici non estinguono questo effetto “, hanno concluso i ricercatori.

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