Thermal cycling effects on the local microstructure and mechanical properties in wire-based directed energy deposition of nickel-based superalloy
W procesach wytwarzania przyrostowego (AM) podczas osadzania materiału dochodzi do wewnętrznych obróbek cieplnych, które wpływają na właściwości wytwarzanych struktur. W niniejszej pracy zbadano wpływ cykli cieplnych na lokalną mikrostrukturę i właściwości mechaniczne nadstopu niklu wytworzonego technologią przyrostową z osadzaniem energii kierowanej wiązką elektronów (electron beam directed energy deposition, EB-DED).
Struktury wykonano z wykorzystaniem dwóch strategii osadzania: ciągłej (CDS) oraz przerywanej z chłodzeniem międzyprzejściowym (ICS). Ujawniono zmiany w profilach termicznych, historii czasowo-temperaturowej i mikrostrukturze. Wzdłuż wysokości budowanych struktur zaobserwowano zmienioną morfologię oraz strefy międzydendrytyczne wzbogacone w Nb. Stężenia Nb i Mo nie wykazywały wyraźnego trendu segregacji wzdłuż wysokości. W obu konfiguracjach zaobserwowano niższe frakcje fazy Lavesa i węglików MC.
Różnice między strategiami osadzania i lokalizacją w strukturach AM dotyczą faz γ" i δ. Wyższa zawartość Nb w strefach międzydendrytycznych sprzyja wytrącaniu się tych faz, skracając czas starzenia w porównaniu do materiałów kutych. Dłuższe czasy osadzania w strategii ICS sprzyjają wytrącaniu drobnej fazy γ" w strefach międzydendrytycznych na całej wysokości struktury. Natomiast krótki czas osadzania w CDS prowadzi do wzrostu temperatury i heterogenicznego rozkładu fazy γ" wzdłuż wysokości, co objawia się jej wzrostem i późniejszym rozpuszczaniem.
Zmiany mikrostrukturalne mają bezpośredni wpływ na właściwości mechaniczne. Struktury wykonane strategią ICS wykazują jednorodne właściwości mechaniczne w całej objętości, podczas gdy gradientowa mikrostruktura w CDS skutkuje zróżnicowanymi właściwościami mechanicznymi, ze spadkiem wytrzymałości wzdłuż wysokości.
Artykuł:
Additive Manufacturing
Autorzy z PW:
Marta Lipińska, Małgorzata Lewandowska
Dyscyplina:
Rok wydania: