3D Печать может позволить эффективному изготовлению сложных структур трудно реализовать условно без отходов, таких как полые геометрии никеля-based Superalloy Aeroonautic. Чтобы полностью использовать этот метод, мы должны двигаться к новым сплавам и процессам.

 

    

 

------

 

superalloys, семейство металлических смесей на основе никеля, кобальта или железа, устойчивы к высокотемпературной деформации, коррозии и окислению, особенно при работе при повышенной температуре, близкой к их температуре плавления. Они были впервые разработаны для компонентов газовой турбины в турбореактивных двигателях и теперь широко используются для высокотемпературных применений в аэрокосмической и энергетической промышленности. Для достижения этих высокотемпературных свойств (как механических, так и химических), микроструктурное управление имеет решающее значение и включено путем комбинации определенных легирующих добавок элементов и тщательных производственных процессов.

----~----/

 

NNICKEL

BASED SUPERALLOYS, самый ранний и лучший и лучшийdewevely Superalloy семейство, полагается на двойную микроструктуру, состоящую из укрепляющей фазыa (Ni, Co) 3 (Al, Ti, Ta) осадителей (кристаллография L12 ) под названием Γ '

grown в матрице Cr-enriched Ni. Другие легирующие элементы, такие как огнеупоры (RE, MO, W) или металлоиды (B, C), также могут быть добавлены. На основании их химии эти сплавы являются одними из самых сложных человечности. Во время обычной обработки это решающие осадки происходит через диффузию-controlled реакцию при охлаждении в диапазоне температур 1000-750 ° С1.-------/-manufacturing - это традиционно «ахиллес» Каблук \"Superalloy applications

structurally Sound Механические свойства не были достигнуты без длинного-winded и дорогостоящего субтрактивного производства через механическую обработку отливок. Сегодня мы все еще используем точные процессы литейных инвестиций, которые датируются классической древности. Например, для получения лезвия турбины двигателя двигателя, как моделей воска, так и реплика на диоксида кремнияbased о реплике охлаждающих каналов, необходимы для создания керамической формы для каждого изготовленного компонента, в которую входят килограммы расплавленного металла в вакууме. Охлаждение к условиям окружающей среды занимает несколько часов, и невозможно подавить осаждения осадков γ 'при охлаждении; Более того, требуется очень осторожная последующая термообработка в несколько часов при-1300 ° C---just ниже температуры плавления-

to Уменьшить химическую дендритную сегрегацию из маршрута литья. Наконец, механическая обработка требуется для формирования конечной сложной геометрии лезвия турбины. Процесс отливки инвестирования включает в себя несколько химических веществ и контроля процесса со значительными отходамиscrappage, генерируемую во время литья и последующей обработки частей турбины: только около 10% суперсплава заканчивается как готовый товар2.----

\\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n \\n3d Печать как новая обработка Avenue для Superalloys \\n \\n \\n \\n \\nusing 3D-печать, или добавочный изготовление (AM), вместо того, чтобы литье инвестирования позволяет обрабатывать радикально по-разному, с Уменьшенные изготовление шагов и минимальные отходы переработки. Лазерное плавление и уплотнение твердого порошка из нескольких десятков микрон в диаметре, слое \\ Nby \\ Nlayer, под прямым входом из компьютерной системы \\ Naided (CAD), предоставляют как \\ Nof \\ Nyet, неиспользованную свободу свободы дизайна : Полые структуры, пены \\ Nlike или решетка \\ Nbased архитектуры, с более эффективным использованием материалов в добавке, в отличие от субтрактика. Кроме того, процесс AM, с его плавлением и Re \\ Nmeleting размер тонкого размера порошка в микронской длине и шкале времени приводит к высокой скорости охлаждения 103-106 ° C \\ NS и очень разным металлургическим ответом на обработку3. Затверждение порождает очень тонкую клеточную, а не дендритную микроструктуру4, что практически исключает дендритную сегрегацию, обнаруженную в обычной обработке, удаляя потребность в шаге химической гомогенизации. Осаждение γ 'также подавляется сильной скоростью охлаждения, что позволяет адаптировать осаждение Nano \\ NScale в течение последующей термической обработки для улучшенных свойств5. Фаза осаждения может быть оптимизирована путем разработки новых протоколов термической обработки для получения желаемых микроструктур, связанных с высокой прочностью в AM Superalloys6. \\ N \\ N \\ N \\ Nhowever, широко распространенное применение AM в Superalloys для сложных полых структур, таких как Aero \\ Njet Turbine все еще не просто. Для успешного использования методов AM в Superalloys нам нужно улучшить понимание науки о процессе; Многие аспекты этого неясны, потому что основы AM включают в себя несколько физических и химических явлений в масштабах длины и времени (см. Рис. 1). Например, когда лазер вступает в контакт с порошком металла, все возможные четыре состояния материи \\n \\n \\n \\nsolid, жидкость, газовый пар и плазма \\n \\ninteract7 и очень немногие, если какая-либо физика \\nbased модели существует Чтобы решить эту сложность. Кроме того, характер быстрых и повторных тепловых циклов вызывает интенсивные термические градиенты и, следовательно, химические, структурные и механические состояния, которые являются метастабильными, запускающими металлургические дефекты8, которые поставить под угрозу свойства9. \\ N \\n \\n \\nfinally, большинство обычных Superalloys нельзя легко быть легко мигрировал от литья инвестиций в 3D-печать, потому что они были оптимизированы для конкретных маршрутов обработки, например, Ковка \\n \\n, \\n \\nwelding и отливка. Из-за быстрого и повторного теплового циклирования процесса AM новые композиции, которые используют преимущества этих параметров обработки, могут быть разработаны через вычислительный состав \\ NProcess Data \\ Nvivivied подход к адаптуру микроструктуры и свойства для частоты охлаждения 3. Новые сорта Superalloys, оптимизированные для 3D-печати и предназначены для смягчения металлургических дефектов, таких как пористость и растрескивание10 в критических компонентах высокого \\ Ntemperature, следовательно, ключ к успешному коммерческому взношению \\ NUP \\ N \\ N. \\ N \\ N \\ N \\ N \\ N \\n.