研究人員利用中子成像研究3D打印高溫合金的應(yīng)力演變
時(shí)間：2024-10-07 17:17 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年10月6日，美國(guó)能源部宣稱他們的研究人員已成功利用中子成像技術(shù)研究通過激光 3D 打印制造的新型高溫合金的應(yīng)力效應(yīng)。這些先進(jìn)材料由高強(qiáng)度、高耐熱的金屬組成，對(duì)于發(fā)電中使用的先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)等極端應(yīng)用至關(guān)重要。
這項(xiàng)研究以題為“Residual stress and microstructurein
IN718-René41 graded superalloy fabricated by laser blown directed
energydeposition/激光吹制定向能量沉積制備的 IN718-René41
梯度高溫合金中的殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)”，發(fā)表在《Frontiers in Metals and Alloys》期刊上。
論文鏈接：https://doi.org/10.3389/ftmal.2022.1070562
在研究項(xiàng)目中，來自通用電氣、愛迪生焊接研究所和橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL)的合作團(tuán)隊(duì)使用激光 3D
打印技術(shù)打印出 Inconel 718 和 René 41
合金，且不會(huì)開裂。該工藝涉及使用激光將金屬粉末逐層熔合成所需形狀，這可能會(huì)引入影響材料性能的內(nèi)部應(yīng)力。
表1. 打印用粉末組成重量百分比(wt%)。
表2. 用于IN718/R41 級(jí)樣品的 DED 構(gòu)建參數(shù)（在氬氣環(huán)境中）。
圖1. 成品和熱處理后的 IN718/R41 級(jí)單道薄壁樣品。激光行進(jìn)方向可通過樣品表面與構(gòu)建板平行的線輪廓看出。
圖2. (A)中子衍射實(shí)驗(yàn)裝置；(B)安裝在樣品架上的三個(gè)成品樣品 1A、2A 和 3A 以及三個(gè)熱處理半件 1B、2B 和 3B 的近視圖。
為了評(píng)估這些壓力，研究人員在ORNL的散裂中子源 (SNS)和高通量同位素反應(yīng)堆 (HFIR) 進(jìn)行了中子成像實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)設(shè)施都是能源部科學(xué)辦公室的用戶設(shè)施。中子非常適合進(jìn)行這種分析，因?yàn)樗鼈兡軌虼┩钢旅艿慕饘俨⑻峁⿲?duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)洞察。
圖 3.沿構(gòu)建方向的 10° 晶界圖（不包括孿晶界）。這些圖捕捉了制備好的橫截面中每個(gè)樣品的整個(gè)高度。為了更好地進(jìn)行可視化，這些圖被分為兩個(gè)區(qū)域（下半部分和上半部分）。
圖4.反極圖和沿構(gòu)建方向的極圖。反極圖地圖捕捉了制備好的橫截面中每個(gè)樣本的整個(gè)高度。為了更好地可視化，地圖被分為兩個(gè)區(qū)域（下半部分和上半部分）。
圖 5. EBSD 內(nèi)核平均取向誤差（最大 4°）沿構(gòu)建方向的已構(gòu)建樣品圖。為了更好地顯示，將圖分為兩個(gè)區(qū)域（下半部分和上半部分）。隨后將數(shù)據(jù)平均化為薄片（1B 中黃色絲帶所示），如圖 6所示。
圖 6. 沿構(gòu)建方向（與每張地圖的構(gòu)建板側(cè)的距離）對(duì)已構(gòu)建樣品的平均 KAM 值。對(duì)圖 5中所示的每個(gè)薄片進(jìn)行了平均。
(責(zé)任編輯：admin)
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