Yeniden işleme ısı Tedavisinin Etkisi, Katkılı Metallerin Zenginleştirilmesi Üzerine Etkisi
Metallerin Katkı İmalatı: Bir Residual Stres ve Mikrostructural Kompleksi
Metal 3D baskı olarak bilinen metallerin (AM) üretimi, dijital modelden katman oluşturarak üretim alanını değiştirdi ve zamanlarını kısıtlayan karmaşık geometrilerin üretimine izin verdi.Bu avantajların aksine, hızlı sağlamlaştırma ve tekrarlanan ısı füzyon teknikleri, Selective Lazer (SLM) ve Elektron Beam Lightning (EBM) gibi özel mikroyapısal özellikleri ve mekanik performansları, özellikle güçlendirici bir şekilde telafi eden önemli stresler ortaya koydu.
Tasarım esnekliği ve mekanik güvenilirlik arasındaki ödeme, temel metallerin yaygın olarak kabul edilmesinde merkezi bir meydan okumadır. Yüzeyin yakınında bulunan ve iç içe dönük stresler genellikle maddi, hücresel veya katılaşma yapılarının verimini geçebilir.
Bu nedenle, mikroyapıyı tertemizleştirmek için uygun olmayan ısı tedavileri değildir, stresleri rahatlatır ve havacılık, tıbbi implantlar, otomotiv ve araçlama için istenen mekanik özellikleri elde eder. Plastik deformasyona karşı tasarım için en önemli mekanik özelliktir - bir malzemenin kalıcı olarak nasıl farklı ısı tedavi protokollerini etkilediği strese sahiptir.
Metalurjik Zenginliklerin Metalurji Basis
Enerji, mikro yapının taşınmaz hareketine engel olma yeteneği tarafından yönetilir. Metallerde, dislokasyonlar mükemmel kristalin teorik gücünün altında yatan engellere yol açıyor. Güçlendirici mekanizmaları güçlendirin -solid çözüm güçlendirme, yağış zorlaştırma, tahıl sınır güçlendirme (Hall-Petch etkisi) ve sıkılaştırma - tüm işlemler üstesinden gelmek için çalışır.
Metaller genellikle dengeden uzak olan bir başlangıç mikroyapısı vardır. Hızlı soğutma oranları (104 ila 106 K / SLM'deki ısıtımı) baskılı ısı tedavileri, süper doygun sağlam çözümlere yol açan, metastable fazlar ve iyi hücresel yapılar. Bu özellikler, tamamen inşa edilmiş durumda fark edilmeyen malzemeleri temin edebilir.
Örneğin, Inconel 718 veya AlSi10Mg gibi yağışlı alaşımlarda, güçlü kontraksiyon siteleri olarak hareket eden nano ölçekli intermetallic partiküller ve segregasyonların yüksek yoğunluklarını içerir.Bir çözüm tedavisi, kompozisyonu çözülürken, sonraki yaşlanma tedavi önleyen nano ölçekli konmetalik partiküller.Bu sıra, yerleşik konumdaki 30-50% tepki hızıyla 30-50 oranında yükseltilebilir.
AM Metals için Ortak Post-Processing Heat Treatments for AM Metals
Stresli Yardım Anne
İlk ve en yaygın post-işlem aşaması stres rahatlaması. Kısmi, rekreasyon aralığının altında bir sıcaklık ısıtılır (üçlü ve nikel alaşımları için 500-700 °C) ve 1-4 saat boyunca yapılan etki, yavaş veya kontrollü bir soğutma nedeniyle yapılır. birincil amaç, aksi takdirde tedavi edilebilir stresin boyutunun bozulması ve sonraki işlem sırasındaki bozulma riskini azaltır.
Çözüm Tedavisi ve Ağlama
Yaşla ilgili alaşımlar için, çözüm tedavisi kritik bir adımdır. alaşım daha sonra bir sıcaklık (her biri için sağlam bir çözümle çözülebilir) birkaç saat boyunca tutarlı veya yarı-korunan partiküller için yüksek bir basınç artışına neden olabilir.Bu iki adımlı süreç, daha sonra tekrar tekrar tekrar tekrar tekrar tekrar tekrarlanır - yüksek bir sıcaklık (örneğin, 600-800 °C) için yüksek bir konherent veya yarı-koherent partiküllerin iyi bir dağılımını önleyerek.
Önemli değişkenler çözüm sıcaklığı, soak zamanı, gider oranı, yaşlanma ısısı ve yaşlanma zamanı içerir. Over-aging (prolonged ısıtma veya daha yüksek sıcaklık) konarsens en ön yeterliliklerini azaltır ve verim gücünde azalmaya yol açar. Optimal yaşlanma parametreleri alaşıma özgüdür ve ASM Heat Treater's Guide gibi sistematik deneyler veya referans standartları ile belirlenmelidir.
Normalleşme ve Annealing
Çelikler ve titanyum alaşımları için sağlam devlet faz dönüşümleri geçiren, normalleştirici dönüşüm sıcaklığının üzerinde ısıtmayı içerir (örneğin, çelikler için austenitating for Steels) takip edilen hava soğutması ile birlikte, yumuşak bir mikroyapı üretir ve daha fazla ısıtılabilir, bu da daha sertliği artırabilir.
Tempering
Tempering, yüksek bir sıcaklıktan vazgeçerek güç ve ısıtımı korumak için uygulanır. Katkıda kullanılan martensitik paslanmaz çelik veya araç çelikleri, mizaç martensiteyi ince bir şekilde hafifçe martensiteye dönüştürebilir, artan verim ve sertliği azaltır.
Su Tedavisi Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Para Parası Etkisi
Sıcaklık tedavi parametreleri ve verim gücü arasındaki ilişki doğrusal değildir. Her bir alaşım sistemi için, tahıl büyümesi, embrittlement veya istenmeyen fazların oluşumu gibi zararlı etkilerden kaçınırken güçlendirici bir işlem penceresi vardır.
Zaman ve Sıcaklık
İn yağışlı sistemlerde, verim gücü genellikle bir zirveye kadar yaşlanma zamanlarını artırır, sonra koarsen (Ostwald olgunlaşan) daha yüksek yaşlanma sıcaklıklarını hızlandırır, ancak 2 saat boyunca daha kısa sürede yükselirken, AlSi10Mg, 6 saat boyunca doğrudan yaşlanma tedavisi daha uzun süre boyunca -200 MPa (as-yapım)dan ~280 MPa'ya kadar (daha fazla MPa'ya kadar) güç artırabilir.
Soğutma Oranı
Soğutma oranı, süpersaturasyon derecesinin belirlenmesinden sonra soğutma sırasında ön plana çıkma sağlar (knch yaşlanması), bu da sonraki yaşlanma adımlarının etkinliğini azaltabilir. Quench oranı da canlı stres seviyelerini etkiler.Su gidering, petrol veya hava soğutma ile kıyasla daha yüksek ısı stresleri teşvik eder ve bu da bazı AM alaşımları için, bir hızlı bir rahatlama gerektirir.
Lisans Sayısı
Birden çok yaşlanma döngüsü veya çift yaşlanma (örneğin, düşük sıcaklık öncesi geçişler yüksek sıcaklık yaşlanması) bazen ön segmentlerin iki dağılımını oluşturmak için kullanılır, hem güç hem de ürpertici direncini geliştirir. AM Inconel 718, standart bir ısı tedavisi ( 980°C'de, 8 saat boyunca 720°C'de yaşlanmak) iyi bir avantaj sağlarken, ~800 MPa'nın iki adımını artırmak için.
Kumaş-Specific
Titanyum Alaşımlar (Ti-6Al-4V)
Ti-6Al-4V, hızlı soğutma nedeniyle α'nın en yaygın kullanılan titanyum alaşımıdır. Bu martensitesi yüksek güce sahiptir, ancak düşük hıza sahiptir. 1.700 °C'de stres yardımı, mikroyapım α+ α'nın en çılgın yapısına dönüşür, yüksek verimli gücü korurken (~900 MPa'dan ~950 MPa'ya kadar) yüksek çözünürlüktedir.
Nickel-Based Superalloys (Inconel 718, Inconel 625)
Inconel 718, 980°C'de standart bir çözüm tedavisi ile azaltılır ve ⁇ ' (Ni3 (Ayrıca,Ti)) iyi durumdaki işlemlerden yaklaşık 700-800 MPa (as-organ) oluşan bir işlemden 10.000'den sonra ısı tedavisine kadar azaltılabilir.
Paslanmaz Çelikler (17-4 PH, 316L)
17-4 PH (martensitic revision-hardcing) Cu-rich kümesünün yüksek yağışına göre ısıtılabilir. -Yapılan durumda genellikle austenite, 1050°C'de bir çözüm tedavisi, 480°C'de (H900 koşulu) daha düşük maliyetli olan yüksek ısıtımı ve yüksek ısıtımı 800 °C'ye kadar azaltılır.
Mechanisms of Supply Strength Variation: Residual Stress to Phase Transformations
Residual stresler kendilerini verim kuvvet ölçümlerini etkileyebilirler. As-yapım durumunda, yüzeydeki çekme sabit kalıcı stresler, uygulamalı bir yük altında erken verim sağlamalarına neden olabilir, belirgin verim gücünü etkili bir şekilde azaltırlar. Stres rahatlama ekileri, genellikle bu yüzey streslerini azaltırlar, genellikle yüksek çözünürlükte mütevazı bir artış sağlar.
Mikrostructural rafinerisi daha güvenilir bir rotadır. SLM-işlemli metallerde görülen iyi hücresel yapı (keşme boyutları 0,5-2 μm) aynı şekilde yersiz dislokasyon hareketinde tahıl sınırlarına benzer şekilde davranır. Ancak, bu hücreler yüksek düzelme sınırları değildir; düşük yükseklik sınırları zengindir. Heat tedavisi bu dislokasyonları yok edebilir, duvar yoğunluğunu azaltır ve potansiyel olarak daha düşük güçlendirici özellikleri azaltır.
Tarımsal büyüme büyük bir endişedir. Çoğu AM alaşımları, yüksek dönemler nedeniyle inşa yönü boyunca bir sütunlu tahıl yapısına sahiptir. Yüksek sıcaklık çözümü tedavileri, özellikle tahıl sınır pinning partikülleri yokluğunda, Ti-6Al-4V, uzun süre boyunca hidro ısıtılmış dönemler için ısıtılabilir.
AİLD:0)NIST çalışması[[Dönetici:0) Inconel 625, doğrudan yaşlanma ısı tedavisine izin verildiğinde (önce çözüm tedavisi olmadan) yapılan bir işlemden% 30 oranında verim artışı sağladı.
Eğitim ve Endüstri için Pratik İmplikasyonlar
Educators, malzeme bilimi veya üretim mühendisliği, AM metallerin ısı tedavisinin tek katlı bir işlem olmadığını vurgulanmalıdır.Başlangıç mikroyapı, parametreleri inşa etmek için eşsiz ve son derece hassastır (daha iyi güç, tarama hızı, tabaka kalınlığı, kapak spacing). Öğrenciler işlem parametrelerini yerleşik özellikleri ile ilişkilendirerek uygun ısı tedavi döngüleri seçmeyi öğrenmelidir.
Endüstri uygulayıcıları, maliyet, zaman ve performans için dengeye karşı mücadele ediyorlar. AM parçaları için ısıtılması genellikle beton büyümesi nedeniyle (bu da Laves fazları nedeniyle) her uygulama için değerlendirilmeli.Tokyok olmayan gaz fırınları için, basit bir stres rahatlaması, tam bir çözüm tedavisine göre (AMS standartları zorunlu olan) ve doğrudan yaşlanma (bunun Laves fazları) için değerlendirilmesi gerekir.
Başka bir pratik değerlendirme de bozulmadır. İnce duvarlı AM parçaları özellikle ısıtma ve giderme sırasında savaşmaya eğilimlidir. Fixturing ve bir adım adım adım adımlı ısıtma rampası bunu en azalabilir. Bazı durumlarda, sıcak isostatik baskı (HIP) ısı tedavisi ile birleştirilir; HIP yüksek sıcaklıkta yüksek oranda, ısı tedavisini kapatırken, ısı tedavisini azaltır. HIP hem güç hem de yorgunluk hayatını artırabilir, ancak önemli maliyet ve döngüsü zaman verir.
Çeşitli ısı tedavileriyle AM metalleri için su kaynakları giderek daha fazla veritabanında kullanılabilir.Sing.D:0)MatWeb) malzeme mülk veritabanıdır. Ancak, mühendisler belirli makine ve tozdan verileri doğrulayabilmeli ve sabitlenebilirlik önemli olabilir.In-situ izleme ve süreç-yapı-yapı-mal ilişkileri sonunda ısı tedavisi sonrası veri toplamayı öngören aktif bir araştırma alanıdır.
Future: Tailored Heat Treatments and Advanced Characterization
Alan, her bölgenin yerel termal tarihini göz önünde bulundurmak için uygun ısı tedavilerine doğru ilerliyor. Çünkü AM inşaları temel plakaya ve üstlere karşı, ve tüm bileşen için uygun bir fırın ısı tedavisi olabilir.
Gelişmiş karakterizasyon teknikleri – örneğin situ TEM çalışmaları, katkılı AlSi10Mg, eute Sisiyonel ağ kesintisi ve rekristallizasyon nasıl kontrol edilemediğinin farkına varır. Örneğin, situ TEM çalışmaları, AlSi10Mg, ısı tedavisi sırasında eute Siskoz X-ray diffraction - güçlendiricisi nasıl kontrol edilmezse güçlendirici.
Öğrenciler ve araştırmacılar için, bina yönelimi ve ısı tedavisi yanıtı arasındaki Interplay'i keşfedin, örneğin, parçalar dikey olarak yapılırken farklı veri güçlülerini, anisotropic sütunu yapısı nedeniyle yatay olarak inşa edilen parçalara kıyasla gösterir.Bu anisotropy, elde etmek için özel ısı tedavileriyle birlikte bir araya gelme eğilimine yol açabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Otomatik ısı tedavileri, ek olarak üretilen metallerin verim gücünü optimize etmek için vazgeçilmezdir.Internal stresler, iyi hücresel yapılar ve eşit olmayan ısıtımı aşamaları, ve ekstraksiyon aşamaları, alaşımın faz dönüşümleri ve istenen elektrik profiline kıyasla farklı bir başlangıç noktası sağlar.Ingörüntüleme, doğrulanmış metaller için, doğrulanmış metallerin tasarımının seçimine devam eder.