研究人員利用中子成像研究3D打印高溫合金的應力演變
時間：2024-10-07 17:17 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年10月6日，美國能源部宣稱他們的研究人員已成功利用中子成像技術研究通過激光 3D 打印制造的新型高溫合金的應力效應。這些先進材料由高強度、高耐熱的金屬組成，對于發電中使用的先進燃氣輪機等極端應用至關重要。
這項研究以題為“Residual stress and microstructurein
IN718-René41 graded superalloy fabricated by laser blown directed
energydeposition/激光吹制定向能量沉積制備的 IN718-René41
梯度高溫合金中的殘余應力和微觀結構”，發表在《Frontiers in Metals and Alloys》期刊上。
論文鏈接：https://doi.org/10.3389/ftmal.2022.1070562
在研究項目中，來自通用電氣、愛迪生焊接研究所和橡樹嶺國家實驗室 (ORNL)的合作團隊使用激光 3D
打印技術打印出 Inconel 718 和 René 41
合金，且不會開裂。該工藝涉及使用激光將金屬粉末逐層熔合成所需形狀，這可能會引入影響材料性能的內部應力。
表1. 打印用粉末組成重量百分比(wt%)。
表2. 用于IN718/R41 級樣品的 DED 構建參數（在氬氣環境中）。
圖1. 成品和熱處理后的 IN718/R41 級單道薄壁樣品。激光行進方向可通過樣品表面與構建板平行的線輪廓看出。
圖2. (A)中子衍射實驗裝置；(B)安裝在樣品架上的三個成品樣品 1A、2A 和 3A 以及三個熱處理半件 1B、2B 和 3B 的近視圖。
為了評估這些壓力，研究人員在ORNL的散裂中子源 (SNS)和高通量同位素反應堆 (HFIR) 進行了中子成像實驗，這兩個設施都是能源部科學辦公室的用戶設施。中子非常適合進行這種分析，因為它們能夠穿透致密的金屬并提供對內部結構的詳細洞察。
圖 3.沿構建方向的 10° 晶界圖（不包括孿晶界）。這些圖捕捉了制備好的橫截面中每個樣品的整個高度。為了更好地進行可視化，這些圖被分為兩個區域（下半部分和上半部分）。
圖4.反極圖和沿構建方向的極圖。反極圖地圖捕捉了制備好的橫截面中每個樣本的整個高度。為了更好地可視化，地圖被分為兩個區域（下半部分和上半部分）。
圖 5. EBSD 內核平均取向誤差（最大 4°）沿構建方向的已構建樣品圖。為了更好地顯示，將圖分為兩個區域（下半部分和上半部分）。隨后將數據平均化為薄片（1B 中黃色絲帶所示），如圖 6所示。
圖 6. 沿構建方向（與每張地圖的構建板側的距離）對已構建樣品的平均 KAM 值。對圖 5中所示的每個薄片進行了平均。
(責任編輯：admin)
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