Mikrostruktura stali proszkowej Fusion 316 L Stal nierdzewna: Kolonie komórek

Porowatość można wyeliminować kontrolując moc lasera i szybkość skanowania laserowego podczas procesu drukowania 3D, podkreślają naukowcy.

"Ostateczne właściwości są regulowane przez mikrostrukturę materiału," ​​kontynuują . "Mikrostruktura materiału LPBF powstaje w warunkach gradientów wysokiej temperatury i szybkości zestalania, z dala od materiałów konwencjonalnych. Powoduje to powstawanie mikrostruktury o nierównowadze z unikalnym zestawem właściwości. Powszechnie obserwowano nukleację epitaksjalną kolonii komórkowych, co skutkuje teksturą krzepnięcia i anizotropowymi właściwościami mechanicznymi materiałów LPBF. "

Badanie, które było prowadzone przez kilka lat, koncentruje się na metalurgicznych aspektach materiału , a także jego mikrostruktura. Tworzenie się struktury komórkowej w stopionej puli zostało omówione w odniesieniu do gradientu termicznego i szybkości krzepnięcia. Korelacja między pierwotnym rozstawem komórek a twardością została również omówiona w odniesieniu do addytywnych parametrów procesu produkcyjnego i obecności porowatości.

Przeprowadzono kilka eksperymentów z materiałem ze stali nierdzewnej. Próbki zostały dodatkowo wytworzone przy użyciu maszyny Phenix Systems PM 100. Do analizy mikrostruktury wykorzystano parametry mocy lasera 50 W i prędkości skanowania laserowego 120 mm / s, ponieważ zapewniały one najniższą porowatość. Analiza mikrostrukturalna została przeprowadzona przy użyciu metod mikroskopii optycznej i elektronowej.

Osiągnięto kilka wniosków. Wbudowana mikrostruktura stali nierdzewnej składa się z kolonii komórek, a granice między komórkami nie są regularnymi granicami ziaren wysokiego kąta, ale raczej strukturami dyslokacji o grubości 100-300 nm. Rozmiar komórek w koloniach zależy od warunków produkcji i może się różnić w obrębie jednej ścieżki.

"Segregacja elementów na granicach komórek jest prawdopodobnie funkcją warunków krzepnięcia i może różnią się AM 316 L produkowane przy różnych mocach lasera i prędkości skanowania ", stwierdzają naukowcy. "Pierwotny odstęp między komórkami jest kluczowym parametrem, który kontroluje siłę, zgodnie z relacją Hall-Petcha. W wielu przypadkach odchylenia od związku Hall-Petcha można wyjaśnić różnicami w pierwotnym rozstawie komórek przez materiał LPBF i porowatość. "

Tekstura krzepnięcia została utworzona przez kolonie komórek, które przeszły przezkilka warstw. Tekstura była kontrolowana przez strategię wytwarzania. Komórki w koloniach były stabilne do temperatury 800-900 ° C, po czym zniknęły. Zanik komórek spowodował spadek twardości. Wzrost kolonii nie był znaczący aż do 1050 ° C.

"Cząstki tlenku nanoskalowego powstają prawdopodobnie z tlenku powierzchni, lub z powodu gromadzenia się tlenu podczas produkcji" - kontynuują naukowcy. "Są stabilne i nie łączą się ani nie zmieniają kształtu po obróbce cieplnej do 1050 ° C. Udział tych nanocząstek w twardości materiału LPBF 316 L wydaje się nieistotny, ponieważ po obróbce cieplnej twardość stali LPBF 316 L zbliżyła się do wartości typowych dla zwykłego materiału gruboziarnistego. " CD3D .

Autorami artykułu są Pavel Krakhmalev, Gunnel Fredriksson, Krister Svensson, Igor Yadroitsev, Ina Yadroitsava, Mattias Thuvander i Ru Peng.