Kako superzlitina 625 na osnovi niklja korodira?
Superzlitina Inconel 625 na osnovi niklja ima odlične mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji ter se uporablja v ključnih aplikacijah, kot sta vesoljska in pomorska industrija. Vendar so njegove slabe sposobnosti obdelave in visoke zahteve glede obremenitve plastične deformacije vedno povzročale težave proizvajalcem. Zato so številne študije raziskovale aditivno proizvodnjo Inconela 625 za premagovanje teh težav. Raziskovalci z Univerze v Portu na Portugalskem so povzeli tehnologijo neposrednega laserskega nanašanja (DLD) Inconela 625 in njegovih kompozitnih materialov.
Raztezek kovanega IN625, segretega na 760 stopinj, se je nenormalno zmanjšal, čeprav avtorji niso navedli nobenega razloga za to zmanjšanje. Vendar pa je opazno močno zmanjšanje raztezka deformiranega IN625 mogoče pripisati hitrosti deformacije, uporabljeni pri nateznem preskusu. Nekateri avtorji omenjajo to obnašanje za podobne zlitine, testirane pri 600 stopinjah. Tudi več drugih avtorjev je pokazalo takšno obnašanje nateznih lastnosti med nateznimi preskusi pri podobnih temperaturah.
Elementi topljenca z visokim tališčem (molibden, niobij) imajo nizke difuzijske koeficiente v nikljevi matrici; zato njihova prisotnost v trdni raztopini poveča lezno trdnost zlitine, medtem ko ima krom, čeprav ima manjši utrjevalni koeficient, nižji utrjevalni koeficient zaradi prisotnosti v IN625. Visoka masna frakcija še vedno pomembno prispeva h krepitvi trdne raztopine. Ogljik je tudi učinkovit ojačitveni element s trdno raztopino in vir primarne in sekundarne ojačitve karbida. IN625 ima kubično (FCC) kristalno strukturo, podobno drugim superzlitinam na osnovi niklja, ki se upira faznemu prehodu od sobne temperature do tališča. Poleg tega ima struktura FCC nižjo stopnjo procesov toplotne aktivacije, ki vplivajo na pojav deformacije pri lezenju. Odpornost proti degradaciji zunanje površine zaradi oksidacije in toplotne korozije je v glavnem nadzorovana s kromom, aluminijem in titanom. Zaradi zapletene oblike večine delov IN625 je pretirana strojna obdelava skupaj z naravo zlitine, ki jo je težko obdelati, povzročila precejšnje težave med proizvodnim procesom. Poleg tega je za oblikovanje IN625 potrebna večja moč med postopkom oblikovanja (približno 4-krat večja od ogljikovega jekla).
Kovani IN625 ima visoke mehanske lastnosti pri sobni temperaturi. Vendar pa ga njegove visokotemperaturne mehanske lastnosti ločujejo od jekel enake trdnosti. ASTM B443 določa minimalne zahteve za pločevino/pločo, ASTM B564 pa določa zahteve za odkovke IN625. ASTM E8 in ISO 6892 sta standardni metodi za enoosno natezno preskušanje kovinskih materialov pri sobni temperaturi, medtem ko ASTM E21 in ISO 6892 zagotavljata metode za natezno preskušanje kovin pri povišanih temperaturah za kovanje in AM IN625. ASTM E292 in ASTM E740 Standardni preskusni metodi za določanje pretržne trdnosti (visoka temperatura) in preostale trdnosti vzorcev z zarezo pod natezno obremenitvijo. Zgornje preskusne metode so primerne za konvencionalno izdelane in aditivno izdelane materiale IN625. Poleg tega lahko v primeru določenih preskusov (npr. preskusi glede na ASTM E740) preskušanje materiala AM naleti na določene omejitve, kot sta debelina ali geometrija vzorca.
V zadnjih nekaj letih je bilo več poskusov AM IN625 z uporabo DLD. Slika 2 prikazuje pregled mehanskih lastnosti, o katerih so poročali v različnih študijah, in podaja tudi specifikacije mehanske zmogljivosti za običajno izdelan IN625 za referenco. Vse tukaj prikazane lastnosti so brez naknadne toplotne obdelave po obdelavi.
DLD IN625 dosega/presega končno natezno trdnost (UTS), mejo tečenja (YS) in raztezek (%) konvencionalno izdelanih izdelkov IN625. Vendar pa je aditivno izdelan IN625 na splošno manj duktilen kot konvencionalno izdelan IN625, s tipičnimi vrednostmi raztezka med 60 % in 65 %. Zgradba DLD ima višje odstotke manjšega raztezka v smereh UTS, YS in XY ter nižje odstotke višjega raztezka v smereh UTS, YS in Z. Izotropno obnašanje je očitno v mehanskih lastnostih konstrukta DLD. Večina zgradb DLD kaže UTS in YS znotraj 820-880 MPa oziroma 460-600 MPa v smeri XY (vodoravno) in 730-840 MPa oziroma 370-510 MPa v Z (gradnja) smer. V nedavnih študijah so poročali o vrednostih raztezkov med 29 % in 45 % v smeri XY ter med 40 % in 56 % v smeri Z (gradnje). Odvisnost lastnosti od smeri je v glavnem pripisana značilni stebrasti strukturi, ki nastane s postopkom DLD, kar ima za posledico spremembe mehanskih lastnosti glede na smer natezne obremenitve med nateznim preskusom. Lavesova faza nastane ob koncu strjevanja in se porazdeli med dendrite.
S primerjavo mehanskih lastnosti IN625 s selektivnim laserskim taljenjem (SLM) in neposrednim laserskim nanašanjem (DLD) je bilo ugotovljeno, da ima DLD z ustreznimi parametri in naknadno toplotno obdelavo boljšo trdnost in raztezek za več kot 40 % v primerjavi s strukturami SLM. Poročali so tudi, da imajo DLD zgradbe relativno nižji raztezek in trdnost (približno 30 %) ter manjše spremembe v raztezkih v smereh XY in Z v primerjavi s toplotno obdelanimi SLM zgradbami z minimalnim anizotropnim obnašanjem. velik.
