Kuidas niklipõhine supersulam 625 korrodeerub?
Niklipõhisel supersulamil Inconel 625 on suurepärased mehaanilised omadused ja korrosioonikindlus ning seda on kasutatud peamistes rakendustes, nagu lennundus- ja meretööstus. Kuid selle halb töödeldavus ja kõrge plastilise deformatsiooni koormuse nõuded on tootjaid alati häirinud. Seetõttu on paljudes uuringutes nende probleemide lahendamiseks uuritud Inconel 625 lisaainete tootmist. Portugali Porto ülikooli teadlased tegid kokkuvõtte Inconel 625 ja selle komposiitmaterjalide otsese lasersadestamise (DLD) tehnoloogiast.
760 kraadini kuumutatud sepistatud IN625 pikenemine vähenes ebanormaalselt, kuigi autorid ei esitanud selle vähenemise põhjust. Kuid deformeerunud IN625 pikenemise järsk vähenemine võib olla tingitud tõmbekatses kasutatud deformatsioonikiirusest. Mõned autorid mainivad seda käitumist sarnaste sulamite puhul, mida on testitud 600 kraadi juures. Mitmed teised autorid näitasid ka seda tõmbeomaduste käitumist tõmbekatsete ajal sarnastel temperatuuridel.
Kõrge sulamistemperatuuriga lahustunud elementidel (molübdeen, nioobium) on nikli maatriksis madalad difusioonikoefitsiendid; seetõttu suurendab nende esinemine tahkes lahuses sulami roometugevust, samas kui kroomil on küll väiksem kõvenemiskoefitsient, kuid selle sisalduse tõttu IN625-s on kroom madalam. Kõrge kaalufraktsioon aitab endiselt oluliselt kaasa tahke lahuse tugevdamisele. Süsinik on ka tõhus tahke lahusega tugevdav element ning primaarse ja sekundaarse karbiidi tugevdamise allikas. IN625-l on näokeskse kuupmeetri (FCC) kristallstruktuur, mis sarnaneb teiste niklipõhiste supersulamitega, mis talub faasi üleminekut toatemperatuurilt sulamistemperatuurini. Lisaks on FCC struktuuril madalam termilise aktiveerimise protsess, mis mõjutab roomamise deformatsiooni nähtust. Oksüdatsioonist ja termilisest korrosioonist põhjustatud välispinna lagunemise vastupidavust kontrollivad peamiselt kroom, alumiinium ja titaan. Enamiku IN625 osade keeruka kuju tõttu põhjustas liigne töötlemine koos sulami raskesti töödeldava olemusega tootmisprotsessis märkimisväärseid raskusi. Lisaks nõuab IN625 vormimine vormimisprotsessi ajal suuremat võimsust (ligikaudu 4 korda rohkem kui süsinikterasest).
Sepistatud IN625-l on toatemperatuuril kõrged mehaanilised omadused. Kuid selle kõrge temperatuuriga mehaanilised omadused eristavad seda samaväärse tugevusega terastest. ASTM B443 määrab lehe/plaadi miinimumnõuded ja ASTM B564 määrab nõuded IN625 sepistele. ASTM E8 ja ISO 6892 on standardmeetodid metallmaterjalide üheteljeliseks tõmbekatseks toatemperatuuril, samas kui ASTM E21 ja ISO 6892 pakuvad meetodeid metallide tõmbetugevuse katsetamiseks kõrgendatud temperatuuridel sepistamise ja AM IN625 jaoks. ASTM E292 ja ASTM E740 Standardsed katsemeetodid sälkudega proovikehade purunemistugevuse (kõrge temperatuuri) ja jääktugevuse määramiseks tõmbekoormusel. Ülaltoodud katsemeetodid sobivad nii tavapäraselt toodetud kui ka lisandina valmistatud IN625 materjalide jaoks. Lisaks võivad teatud testide (nt ASTM E740 vastu suunatud testid) korral AM-materjalide testimisel esineda teatud piirangud, näiteks proovi paksus või proovi geomeetria.
Viimastel aastatel on DLD-d kasutades IN625 AM-i osas tehtud mitmeid jõupingutusi. Joonis 2 annab ülevaate erinevates uuringutes kirjeldatud mehaanilistest omadustest ja pakub võrdluseks ka tavapäraselt toodetud IN625 mehaaniliste toimimisomaduste näitajaid. Kõik siin näidatud omadused on ilma hilisema järeltöötluse kuumtöötluseta.
DLD IN625 vastab/ületab tavapäraselt toodetud IN625 toodete lõpliku tõmbetugevuse (UTS), voolavuspiiri (YS) ja venivuse (%). Kuid lisandina valmistatud IN625 on üldiselt vähem plastiline kui tavapäraselt toodetud IN625, tüüpilised pikenemisväärtused jäävad vahemikku 60% kuni 65%. DLD konstruktsioonil on UTS-, YS- ja XY-suunas suuremad väiksemad pikenemise protsendid ning UTS-, YS- ja Z-suunas väiksemad suuremad pikenemise protsendid. Isotroopne käitumine ilmneb DLD konstruktsiooni mehaanilistes omadustes. Enamikul DLD-järgudel on UTS ja YS vastavalt 820-880 MPa ja 460-600 MPa piires vastavalt XY (horisontaalne) suunas ning 730-840 MPa ja 370-510 MPa vastavalt Z (ehitamise) suund. Hiljutistes uuringutes jäid teatatud pikenemisväärtused XY-suunas 29–45% ja Z (ehitamise) suunas 40–56%. Omaduste suunasõltuvus on peamiselt tingitud DLD-protsessiga toodetud iseloomulikust sammasstruktuurist, mille tulemuseks on mehaaniliste omaduste muutused tõmbetugevuse katsetamise ajal tõmbekoormuse suuna suhtes. Lavesi faas moodustub tahkumise lõpus ja jaotub dendriitide vahel.
Võrreldes IN625 mehaanilisi omadusi selektiivse lasersulatamise (SLM) ja otsese lasersadestamise (DLD) abil, jõuti järeldusele, et sobivate parameetrite ja järelkuumtöötlusega on DLD-l parem tugevus ja pikenemine üle 40% võrreldes SLM-struktuuridega. Samuti on teatatud, et DLD-konstruktsioonidel on suhteliselt madalam pikenemine ja tugevus (ligikaudu 30%) ning väiksemad muutused pikenemises XY- ja Z-suunas, võrreldes minimaalse anisotroopse käitumisega kuumtöödeldud SLM-konstruktsioonidega. suur.
