Breytir hitameðferð kristalbyggingu málms?

Hvað er kristalsbygging og hvers vegna ætti þér að vera sama?

Málmur er ekki traustur alla leið í gegnum - Hann er gerður úr korni

Málmar samanstanda af örsmáum kristöllum sem kallast korn. Hvert korn hefur skipaða atómgrindur og korn mætast við kornmörk. Kornastærð, lögun, stefnumörkun og fasar innan þeirra stjórna vélrænni hegðun.

Samlíking: Hugsaðu um vegg. Snyrtilegur staflað samræmdur múrsteinn (fínn, jafnáxaður korn) skapa sterka, stöðuga uppbyggingu. Tilviljanakenndir steinar af mismunandi stærðum (grófir eða súlulaga korn) skapa veika punkta.

Hvernig kristalsbygging hefur áhrif á raunverulegan-afköst heimshluta

Fínkorn → Meiri styrkur og betri þreytuþol (Hall-Petch-samband).

Gróft korn → Betri skriðþol við háan-hita.

Anisotropy → SLM hlutar virka oft öðruvísi meðfram byggingarstefnu (Z) á móti láréttum (XY) vegna súlulaga korna.

Sjónrænt fullkominn hluti getur bilað undir álagi ef innri kornabyggingin er óhagstæð.

Hvað gerir SLM ferlið við kristalsbyggingu?

Einstök örbygging búin til af Additive Metal 3D Printing

SLM felur í sér kælihraða upp á 10³–10⁶ gráður /s, sem framleiðir ó-jafnvægisbyggingar:

Súlulaga korn sem vaxa meðfram byggingastefnu (Z-ás).

Ti-6Al-4V: Nauðlaga martensít - mjög sterkt en brothætt.

AlSi10Mg: Ofur-fínt eutectic sílikonnet í álfylki.

Nikkel málmblöndur: Dendritic mannvirki með frumefni aðskilnað.

Stál: Oft martensitic.

Þessir eru verulega frábrugðnir steyptum eða fölsuðum jafngildum, sem leiðir til meiri styrkleika en minni sveigjanleika og anisotropy íaukamálm 3D prentunhlutar.

Leifarstreitu og tengsl hennar við kristalsbyggingu

Hraðir hitastiglir læsa álagi við kornmörk. Eins og-byggt getur SLM Ti-6Al-4V sýnt afgangsspennu upp á 600–900 MPa, sem getur átt á hættu að sprunga eða skekkja.

Breytir hitameðferð kristalbyggingunni?

Já. Hitameðferð knýr bata (losun á streitu), endurkristöllun (nýkornamyndun) og kornvöxt. Nákvæmar breytingar eru háðar hitastigi, tíma, kælihraða og efnafræði álfelgurs.

Títan málmblöndur (Ti-6Al-4V)

Eins og-byggt: Aðallega nálaga ' martensít (sterkt en lítið sveigjanlegt).

Álagslosun (600–750 gráður): Martensít byrjar að brotna niður.

Lausnarmeðferð + öldrun (STA) eða MJÖFT (~900–950 gráður +): Breytist í lamellar eða jafnaxlaða + uppbyggingu, bætir sveigjanleika og þreytulíf á sama tíma og styrkleiki er í jafnvægi.

SLM títan örbygging eftir glæðingu færist úr stökku martensíti yfir í meira jafnvægi + fasa.

Ryðfrítt stál (316L og 17-4PH)

316L: Austenitic og tiltölulega stöðugt. Hitameðhöndlun léttir aðallega álagi og jafnar sig án meiriháttar fasabreytinga, þó hún dragi úr anisotropy.

17-4PH: As-built martensitic. Lausnglæðing fer aftur í austenít; öldrun felur í sér styrkingarfasa. Miklu móttækilegri fyrir hitameðferð en 316L.

Álblöndur (AlSi10Mg)

Eins og-byggt: Mjög fínt sílikonnet sem veitir mikinn styrk með hraðri storknun. T6 meðferð: Lausn leysir upp netið; öldrun felur í sér styrkingarfasa. Kísilagnir grófna (Ostwald þroskast), bæta sveigjanleika en draga oft úr hámarksstyrk lítillega.

Besta hitameðhöndlunin fyrir SLM álhluti krefst nákvæmrar stjórnunar til að forðast of mikla röskun eða of-grófun.

Nikkel ofurblendi (IN625, IN718)

Eins og-byggt: Dendritic með Nb/Mo aðskilnaði. Einsleitni + lausn + tvöföld öldrun: Dregur úr aðskilnaði, myndar styrkjandi '' botnfall. Að sleppa einsleitun leiðir til ósamkvæmra eiginleika í þrívíddarprentun úr málmi í IN718 hlutum.

Verkfærastál og Maraging stál (MS1 / 18Ni300)

Eins og-byggt: Martensitic fylki. Öldrun (480–520 gráður): Myndar fínt millimálmbundið botnfall (Ni₃Ti o.s.frv.) innan martensítfylkisins. Hörku stökk verulega (td ~38 HRC → 50–54 HRC) með lágmarks víddarbreytingum.

Samanburðartafla

Hvernig breyting á kristalbyggingu hefur áhrif á vélrænan árangur

Styrkur vs. sveigjanleikaskipti-Slökkt

Hitameðhöndlun veitir oft fullkominn togstyrk fyrir miklu betri lengingu og seiglu. Þetta jafnvægi er nauðsynlegt fyrir raunveruleg forrit.

Þreytalíf - Eignin sem hefur mest áhrif á kornbyggingu

Dálkakorn í-byggðum hlutum búa til veikar leiðir fyrir sprunguútbreiðslu. Endurkristöllun og breytingar á kornamörkum eftir rétta hitameðferð geta bætt þreytulífið um 20–40% eða meira.

Lækkun á anisotropy eftir hitameðferð

Eins og-smíðaðir SLM hlutar: XY eiginleikar eru oft 15–25% betri en Z. Rétt meðhöndlun minnkar þetta bil verulega, sem er mikilvægt fyrir fjöl-hleðslu.

Hvernig hitameðhöndlun bætir vélræna eiginleika þrívíddarprentaðra hluta, fyrst og fremst með þessum fínstillingum á örbyggingu.

Raunveruleg sviðsmynd

Atburðarás 1 - Titanium Aerospace Component As-smíðaðir martensitic hlutar sprungu í höggprófun. Eftir STA meðferð að búa til + uppbyggingu, sams konar rúmfræði stóðst með spássíu.

Atburðarás 2 - Frumgerð áls Of árásargjarn T6 frá óviðurkenndum birgi olli of mikilli grófgerð korna og 0,4 mm bjögun. Viðurkenndur þrívíddarprentunarframleiðandi úr málmi með stýrðum ferlum kom í veg fyrir þetta.

Atburðarás 3 - IN718 túrbínuhluti Sleppt einsleitun leiddi til ±8 HRC breytinga. Full endur-vinnsla tvöfaldaði kostnað.