Analysis of direct metal laser sintering DMLS and heat treatment influence on the Inconel 713C nickel alloy structure
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Abstrakt
Grupa nadstopów niklu wytwarzanych są w procesie DMLS (ang. Direct Metal Laser Sintering) ogranicza się do materiałów, które wytwarzane konwencjonalnie nie posiadają właściwości, pozwalających zastosować je na elementy wirujące silników lotniczych. W pracy podjęto próbę optymalizacji parametrów technologicznych procesu DMLS dla nadstopu niklu Inconel 713C. Dla wybranych próbek przeprowadzono obróbkę cieplną w celu zbadania jej wpływu na morfologię fazy Ni3Al. Przeprowadzono analizę mikrostruktury oraz badania twardości. Materiał po procesie DMLS charakteryzował się obecnością znacznie mniejszych dendrytów niż materiał odlewany oraz przewyższał jego twardość. Dla zbadanych wariantów obróbki cieplnej materiał charakteryzował się mniejszymi rozmiarami fazy Ni3Al. W celu zapewnienia stabilności mikrostruktury, wymagana jest optymalizacja obróbki cieplnej dedykowanej po procesie DMLS, ponieważ standardowa obróbka cieplna dla odlewanego nadstopu niklu Inconel 713C nie zapewnia pełnej rekrystalizacji materiału.
Pobrania
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Creative Commons CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Artykuły czasopisma Welding Technology Review (Przegląd Spawalnictwa) publikowane są w otwartym dostępie na licencji CC BY (licencja Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe). Licencja CC BY jest najbardziej otwartą dostępną licencją i uważaną za „złoty standard” w formule otwartego dostępu; jest również preferowany przez wielu fundatorów badań. Licencja ta umożliwia czytelnikom kopiowanie i redystrybucję materiału na dowolnym nośniku i w dowolnym formacie, a także zmienianie, przekształcanie lub budowanie na nim materiału, w tym do użytku komercyjnego, pod warunkiem wskazania oryginalnego autora.
Bibliografia
Fulara S., Chmielewski M., Gieras M., Variable geometry in miniature gas turbine for improved performance and reduced environmental impact. Energies, 2020, Vol. 13(19). https://doi.org/10.3390/en13195230
Nguyen T.H., Tri Nguyen P., Garnier F., Evaluation of the relationship between the aerothermodynamic process and operational parameters in the high-pressure turbine of an aircraft engine. Aerospace Science and Technology, 2019, Vol. 86, 93105. https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.01.011
Lu Z.L., Cao J.W., Jing H., Liu T., Lu F., Wang D.X., et al., Review of main manufacturing processes of complex hollow turbine blades: This paper critically reviews conventional and advanced technologies used for manufacturing hollow turbine blades.Virtual and Physical Prototyping, 2013, Vol. 8(2), 8795. https://doi.org/10.1080/17452759.2013.790600
Tian Z., Zhang C., Wang D., Liu W., Fang X., Wellmann D., et al., A review on laser powder bed fusion of inconel 625 nickel-based alloy. Applied Sciences, 2020, Vol. 10(1). https://doi.org/10.3390/app10010081
Yang H., Yang J., Huang W., Jing G., Wang Z., Zeng X., Controllable in-situ aging during selective laser melting: Stepwise precipitation of multiple strengthening phases in Inconel 718 alloy. Journal of Materials Science & Technology, 2019, Vol. 35. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.05.024
Perevoshchikova N., Rigaud J., Sha Y., Heilmaier M., Finnin B., Labelle E., et al., Optimisation of selective laser melting parameters for the Ni-based superalloy IN-738 LC using Doehlerts design. Rapid Prototyping Journal, 2017, Vol. 23(5), 88192. https://doi.org/10.1108/RPJ-04-2016-0063
Ojo O.A., Richards N.L., Chaturvedi M.C., Contribution of constitutional liquation of gamma prime precipitate to weld HAZ cracking of cast Inconel 738 superalloy. Scripta Materialia, 2004, Vol. 50(5), 6416. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2003.11.025
Chamanfar A., Jahazi M., Bonakdar A., Morin E., Firoozrai A., Cracking in fusion zone and heat affected zone of electron beam welded Inconel-713LC gas turbine blades. Materials Science and Engineering A, 2015, Vol. 642, 23040. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.06.087
Chen Z., Chen S., Wei Z., Zhang L., Wei P., Lu B., et al., Anisotropy of nickel-based superalloy K418 fabricated by selective laser melting. Progress in Natural Science: Materials International, 2018, Vol. 28. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2018.07.001
Adamiec J., Łyczkowska K., Przetapianie laserowe i łukiem plazmowym odlewów precyzyjnych ze stopu Inconel 713C. Przegląd Spawalnictwa - Welding Technology Review Internet, 2017, Vol. 89(5).
Long H., Mao S., Liu Y., Zhang Z., Han X., Microstructural and compositional design of Ni-based single crystalline superalloys ― A review. Journal of Alloys and Compounds, 2018, Vol. 743, 20320. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.224
Łyczkowska K., Adamiec J., Jachym R., Kwieciński K., Properties of the Inconel 713 Alloy Within the High Temperature Brittleness Range. Archives of Foundry Engineering, 2017, Vol. 17. https://doi.org/10.1515/afe-2017-0138
Ye D., Hsi Fuh J.Y., Zhang Y., Hong G.S., Zhu K., In situ monitoring of selective laser melting using plume and spatter signatures by deep belief networks. ISA Transactions, 2018, Vol. 81(May 2019), 96104. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2018.07.021
Cheng B., Shrestha S., Chou K., Stress and deformation evaluations of scanning strategy effect in selective laser melting. Additive Manufacturing, 2016, Vol. 12. https://doi.org/10.1016/j.addma.2016.05.007
Xiong Z., Zhang P., Tan C., Dong D., Ma W., Yu K., Selective Laser Melting and Remelting of Pure Tungsten. Advanced Engineering Materials, 2020, Vol. 22(3), 1901352. https://doi.org/10.1002/adem.201901352
Galizoni B.B., Couto A.A., Reis D.A.P., Heat treatments effects on nickel-based superalloy inconel 713C. Metals, 2019, Vol. 9(1). https://doi.org/10.3390/met9010047
Lachowicz M., Dudziński W., Haimann K., Podrez-Radziszewska M., Microstructure transformations and cracking in the matrix of γ-γ′ superalloy Inconel 713C melted with electron beam. Materials Science and Engineering A, 2008, Vol. 479. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.06.064
Safarloo S., Loghman F., Azadi M., Azadi M., Optimal Design Experiment of Ageing Time and Temperature in Inconel-713C Superalloy Based on Hardness Objective. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2018, Vol. 71(7). https://doi.org/10.1007/s12666-018-1291-2
Jonšta P., Jonšta Z., Sojka J., ČÞek L., Hernas A., Structural characteristics of nickel super alloy INCONEL 713LC after heat treatment. Journal of Achievement in Materials and Manufacturing Engineering Internet, 2007, Vol. 21(2), 2932.
Chu F., Zhang K., Shen H., Liu M., Huang W., Zhang X., et al., Influence of satellite and agglomeration of powder on the processability of AlSi10Mg powder in Laser Powder Bed Fusion. Journal of Materials Research and Technology, 2021, Vol. 11, 205973. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.02.015
Zhang B., Tao C., Lu X., Liu C., Hu C., Bai M., Recrystallization of single crystal nickel-based superalloy. Journal of Iron and Steel Research International, 2009, Vol. 16(6). https://doi.org/10.1016/S1006-706X(10)60031-3
Nawrocki J., Gancarczyk K., Manaj W., Albrecht R., Cygan R., Krupa K., The Effect of Superalloy Structure on Ultrasonic Wave Parameters. Fatigue of Aircraft Structures, 2015, Vol. 1. https://doi.org/https://doi.org/10.1515/fas-2015-0010
Körner C., Ramsperger M., Meid C., Bürger D., Wollgramm P., Bartsch M., et al., Microstructure and Mechanical Properties of CMSX-4 Single Crystals Prepared by Additive Manufacturing. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2018, Vol. 49(9), 378192. https://doi.org/10.1007/s11661-018-4762-5
Aboulkhair N.T., Simonelli M., Parry L., Ashcroft I., Tuck C., Hague R., 3D printing of Aluminium alloys: Additive Manufacturing of Aluminium alloys using selective laser melting. Progress in Materials Science, 2019, Vol. 106. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100578
Liu W.H., Wu Y., He J.Y., Nieh T.G., Lu Z.P., Grain growth and the HallPetch relationship in a high-entropy FeCrNiCoMn alloy. Scripta Materialia, 2013, Vol. 68(7), 5269. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.12.002