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研究人员借纳米粒子来提高3D打印Inconel 625超合金强度

导读: 新加坡A * STAR制造技术研究所和材料研究与工程研究所的研究人员使用二硼化钛纳米粒子改善了3D打印超级合金的物理、热力、机械性能。

OFweek3D打印网讯 新加坡A * STAR制造技术研究所和材料研究与工程研究所的研究人员使用二硼化钛纳米粒子改善了3D打印超级合金的物理、热力、机械性能。

超耐热合金,能耐受高温和应力的合金已被证明对科学家来说是非常有用的。 Hastelloy,Inconel和Waspaloy等材料因其具有极高的抗热能力经常用于建造涡轮发动机,这些材料在未来的应用可能会越来越多。

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新加坡科学技术研究机构A * STAR的科学家最近进行了可使超级合金应用更好的研究。通过向3D打印超级合金添加特殊的纳米粒子,研究人员(来自新加坡制造技术研究所和材料研究与工程研究所)已经设法使材料更强大,同时减少材料破裂的可能性。

Inconel 625是备受A * STAR研究人员青睐的超合金,Inconel625是以钼、铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金,具有优良的耐腐蚀和搞氧化性能,从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能,并且耐盐雾气氛下的应力腐蚀。因此,可广泛用于制造航空发动机零部件、宇航结构部件和化工设备。合金的加工和焊接性能良好,可供应各种板材、棒材、管材、丝材、带材和锻件。

通过添加二硼化钛纳米颗粒,新加坡研究人员认为,将使得Inconel 625更加强大。使用激光辅助增材制造技术(LAAM)来添加这些纳米颗粒,科学家们研磨并混合了Inconel 625合金粉末和粒径约为58纳米的二硼化钛粉末。

用于该过程的3D打印机是新六轴机器人臂3D打印机,同时配备了大功率光纤激光器。使用该先进的金属3D打印机,科学家们能够在碳钢基材上制造出一毫米厚的增强超耐热合金,使其形成120×70×10毫米的矩形块。

研究项目的研究人员Guijun Bi阐述道:“添加纳米颗粒到金属基材料是以一种有效的方式来定制材料,具有显著提高物理、热力、机械性能、抗耐磨性、耐腐蚀性等优异性能”。

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研究人员对材料进行3D打印后,分析了超合金,发现二硼化钛纳米粒子主要聚集在Inconel 625晶粒之间的边界处。因此得出结论,二硼化钛可用于加强晶界(晶界是结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在晶界面上,原子排列从一个取向过渡到另一个取向,故晶界处原子排列处于过渡状态。 晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。)。

研究人员将把超合金放在显微镜进行更为严格的评估。通过对机械样品的测试,看是否有增加材料强度,高显微硬度和良好耐磨性的迹象。

Guijun Bi补充说道:“我们希望开发这种方法,并探索用纳米颗粒增强增材制造的新型复合材料”。

A * STAR于2013年推出了总投资达1500万美元的3D打印计划。该计划包括开发用于超级合金研究的激光辅助增材制造3D打印技术

责任编辑:zhouyi
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