Как корродирует суперсплав 625 на основе никеля?
Суперсплав Inconel 625 на основе никеля обладает превосходными механическими свойствами и коррозионной стойкостью и используется в ключевых областях применения, таких как аэрокосмическая и морская промышленность. Однако его плохая технологичность и высокие требования к нагрузкам при пластической деформации всегда беспокоили производителей. Поэтому во многих исследованиях изучалось возможность аддитивного производства Inconel 625 для решения этих проблем. Исследователи из Университета Порту в Португалии обобщили технологию прямого лазерного осаждения (DLD) Inconel 625 и его композитных материалов.
Удлинение деформируемого IN625, нагретого до 760 градусов, аномально уменьшилось, хотя авторы не указали причину этого уменьшения. Однако наблюдаемое резкое уменьшение удлинения деформированного IN625 можно объяснить скоростью деформации, приложенной при испытании на растяжение. Некоторые авторы упоминают такое поведение для аналогичных сплавов, испытанных при температуре 600 градусов. Ряд других авторов также продемонстрировали такое поведение свойств при растяжении при испытаниях на растяжение при аналогичных температурах.
Тугоплавкие растворенные элементы (молибден, ниобий) имеют низкие коэффициенты диффузии в никелевой матрице; поэтому их присутствие в твердом растворе увеличивает предел ползучести сплава, а хром, хотя и имеет меньший коэффициент упрочнения, но имеет меньший коэффициент упрочнения из-за его присутствия в ИН625. Высокая массовая доля по-прежнему вносит существенный вклад в упрочнение твердого раствора. Углерод также является эффективным элементом, упрочняющим твердый раствор, и источником первичного и вторичного карбидного упрочнения. IN625 имеет гранецентрированную кубическую (FCC) кристаллическую структуру, аналогичную другим суперсплавам на основе никеля, которая противостоит фазовому переходу от комнатной температуры до точки плавления. Кроме того, в ГЦК-структуре меньшая скорость процессов термической активации, влияющих на явление деформации ползучести. Устойчивость к деградации внешней поверхности, вызванной окислением и термической коррозией, в основном контролируется хромом, алюминием и титаном. Из-за сложной формы большинства деталей IN625 чрезмерная механическая обработка в сочетании с трудностью обработки сплава вызвала значительные трудности в производственном процессе. Кроме того, для формовки IN625 требуется более высокая мощность в процессе формовки (примерно в 4 раза больше, чем для углеродистой стали).
Кованый IN625 имеет высокие механические свойства при комнатной температуре. Однако его высокотемпературные механические свойства отличают его от сталей эквивалентной прочности. ASTM B443 определяет минимальные требования к листам/пластинам, а ASTM B564 определяет требования к поковкам IN625. ASTM E8 и ISO 6892 представляют собой стандартные методы испытания металлических материалов на одноосное растяжение при комнатной температуре, а ASTM E21 и ISO 6892 предоставляют методы испытания металлов на растяжение при повышенных температурах для ковки и AM IN625. ASTM E292 и ASTM E740 Стандартные методы испытаний для определения прочности на разрыв (высокая температура) и остаточной прочности образцов с надрезом при растягивающей нагрузке. Вышеуказанные методы испытаний подходят как для материалов IN625, изготовленных традиционным, так и аддитивным способом. Кроме того, в случае определенных испытаний (например, испытаний по стандарту ASTM E740) испытания материалов AM могут столкнуться с определенными ограничениями, такими как толщина или геометрия образца.
За последние несколько лет было предпринято несколько попыток AM IN625 с использованием DLD. На рисунке 2 представлен обзор механических свойств, о которых сообщалось в различных исследованиях, а также для справки приведены характеристики механических характеристик традиционного IN625. Все показанные здесь свойства указаны без последующей термообработки.
DLD IN625 соответствует или превосходит предел прочности на разрыв (UTS), предел текучести (YS) и относительное удлинение (%) продуктов IN625, производимых традиционным способом. Однако IN625, изготовленный аддитивным способом, обычно менее пластичен, чем IN625, изготовленный традиционным способом, с типичными значениями удлинения от 60% до 65%. Конструкция DLD имеет более высокий процент меньшего удлинения в направлениях UTS, YS и XY и меньший процент большего удлинения в направлениях UTS, YS и Z. Изотропное поведение проявляется в механических свойствах конструкции DLD. Большинство сборок DLD демонстрируют UTS и YS в пределах 820-880 МПа и 460-600 МПа соответственно в XY (горизонтальном) направлении и 730-840 МПа и 370-510 МПа соответственно в Направление Z (сборка). В недавних исследованиях заявленные значения удлинения варьировались от 29% до 45% в направлении XY и от 40% до 56% в направлении Z (сборка). Направленная зависимость свойств в основном объясняется характерной столбчатой структурой, полученной в процессе DLD, что приводит к изменениям механических свойств в зависимости от направления растягивающей нагрузки во время испытаний на растяжение. Фаза Лавеса образуется в конце затвердевания и распределяется между дендритами.
Сравнивая механические свойства IN625 путем селективного лазерного плавления (SLM) и прямого лазерного осаждения (DLD), был сделан вывод, что при соответствующих параметрах и последующей термообработке DLD имеет лучшую прочность и удлинение более чем на 40% по сравнению со структурами SLM. Также сообщалось, что конструкции DLD имеют относительно меньшее удлинение и прочность (приблизительно 30%) и меньшие изменения удлинения в направлениях XY и Z по сравнению с термообработанными конструкциями SLM с минимальным анизотропным поведением. большой.
