Hogyan korrodálódik a nikkel alapú szuperötvözet 625?
A nikkel alapú szuperötvözet Inconel 625 kiváló mechanikai tulajdonságokkal és korrózióállósággal rendelkezik, és olyan kulcsfontosságú alkalmazásokban használatos, mint a repülőgépipar és a tengeri ipar. Rossz feldolgozhatósága és magas képlékeny alakváltozási terhelési követelményei azonban mindig is zavarták a gyártókat. Ezért számos tanulmány vizsgálta az Inconel 625 additív gyártását, hogy megoldja ezeket a problémákat. A portugáliai Portói Egyetem kutatói összefoglalták az Inconel 625 és kompozit anyagainak közvetlen lézeres leválasztási (DLD) technológiáját.
A 760 fokra hevített kovácsolt IN625 nyúlása abnormálisan csökkent, bár a szerzők nem indokolták ezt a csökkenést. A deformált IN625 nyúlásának megfigyelt éles csökkenése azonban a szakítóvizsgálat során alkalmazott alakváltozási sebességnek tulajdonítható. Egyes szerzők megemlítik ezt a viselkedést a 600 fokon tesztelt hasonló ötvözetek esetében. Számos más szerző is kimutatta a szakítótulajdonságoknak ezt a viselkedését hasonló hőmérsékleteken végzett szakítóvizsgálatok során.
A magas olvadáspontú oldott elemek (molibdén, nióbium) alacsony diffúziós együtthatóval rendelkeznek a nikkelmátrixban; ezért jelenlétük a szilárd oldatban növeli az ötvözet kúszási szilárdságát, míg a króm, bár kisebb keményedési együtthatóval rendelkezik, az IN625-ben való jelenléte miatt alacsonyabb keményedési együtthatóval rendelkezik. A nagy tömegű frakció továbbra is jelentősen hozzájárul a szilárd oldat erősítéséhez. A szén emellett hatékony szilárd oldaterősítő elem, valamint az elsődleges és másodlagos keményfém erősítés forrása. Az IN625 felületközpontú köbös (FCC) kristályszerkezete hasonló a többi nikkel alapú szuperötvözethez, amely ellenáll a szobahőmérsékletről az olvadáspontra történő fázisátalakulásnak. Ezen túlmenően az FCC szerkezetben alacsonyabb a hőaktiválási folyamatok aránya, amelyek befolyásolják a kúszási deformációt. Az oxidáció és a termikus korrózió által okozott külső felületi degradációval szembeni ellenállást főként króm, alumínium és titán szabályozza. A legtöbb IN625 alkatrész összetett formája miatt a túlzott megmunkálás és az ötvözet nehezen megmunkálható jellege jelentős nehézségeket okozott a gyártási folyamat során. Ezenkívül az IN625 alakítása nagyobb teljesítményt igényel az alakítási folyamat során (körülbelül négyszerese a szénacélénak).
A kovácsolt IN625 magas mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik szobahőmérsékleten. Magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságai azonban megkülönböztetik az egyenértékű szilárdságú acéloktól. Az ASTM B443 minimális követelményeket határoz meg a lapokra/lemezekre, az ASTM B564 pedig az IN625 kovácsolásokra. Az ASTM E8 és az ISO 6892 szabványos módszerek fémes anyagok egytengelyű szakítószilárdságának vizsgálatára szobahőmérsékleten, míg az ASTM E21 és ISO 6892 a fémek szakítószilárdságának vizsgálatára nyújt módszereket emelt hőmérsékleten kovácsoláshoz és az AM IN625 szabványhoz. ASTM E292 és ASTM E740 Szabványos vizsgálati módszerek a szakítószilárdság (magas hőmérséklet) és a bemetszett próbatestek húzóterhelés alatti maradó szilárdságának meghatározására. A fenti vizsgálati módszerek alkalmasak mind a hagyományosan gyártott, mind az adalékanyaggal gyártott IN625 anyagokra. Továbbá bizonyos tesztek (pl. ASTM E740 elleni tesztek) esetén az AM anyagvizsgálat bizonyos korlátokba ütközhet, mint például a minta vastagsága vagy geometriája.
Az elmúlt néhány évben számos erőfeszítés történt az IN625 AM-jére DLD használatával. A 2. ábra áttekintést ad a különböző tanulmányokban közölt mechanikai tulajdonságokról, és referenciaként megadja a hagyományosan gyártott IN625 mechanikai teljesítményspecifikációit is. Az itt látható összes tulajdonság utólagos utófeldolgozás nélküli hőkezelés.
A DLD IN625 megfelel/meghaladja a hagyományosan gyártott IN625 termékek végső szakítószilárdságát (UTS), folyáshatárát (YS) és nyúlását (%). Az adalékanyaggal gyártott IN625 azonban általában kevésbé képlékeny, mint a hagyományosan gyártott IN625, tipikus nyúlási értékei 60% és 65% között mozognak. A DLD összeállítás nagyobb százalékban alacsonyabb nyúlást mutat az UTS, YS és XY irányban, és alacsonyabb százalékos nagyobb nyúlás az UTS, YS és Z irányban. Az izotróp viselkedés nyilvánvaló a DLD konstrukció mechanikai tulajdonságaiban. A legtöbb DLD build UTS-t és YS-t mutat 820-880 MPa, illetve 460-600 MPa-on belül, XY (vízszintes) irányban, illetve 730-840 MPa és 370-510 MPa-on belül. Z (építési) irány. A legújabb vizsgálatokban a közölt nyúlási értékek XY irányban 29% és 45% között, Z (építési) irányban 40% és 56% között voltak. A tulajdonságok irányfüggősége elsősorban a DLD eljárással előállított jellegzetes oszlopos szerkezetnek tulajdonítható, amely a mechanikai tulajdonságokban a szakítóterhelés irányához viszonyítva megváltozik a szakítóvizsgálat során. A Laves fázis a megszilárdulás végén képződik, és a dendritek között oszlik el.
Az IN625 mechanikai tulajdonságait szelektív lézerolvasztással (SLM) és közvetlen lézerleválasztással (DLD) összehasonlítva arra a következtetésre jutottak, hogy megfelelő paraméterekkel és utóhőkezeléssel a DLD szilárdsága és nyúlása több mint 40%-kal jobb, mint az SLM szerkezeteknél. Arról is beszámoltak, hogy a DLD-konstrukciók nyúlása és szilárdsága viszonylag kisebb (körülbelül 30%), és kisebb a nyúlás változása XY és Z irányban a hőkezelt SLM-konstrukciókhoz képest, amelyek minimális anizotróp viselkedést mutatnak. nagy.
