Başçılıq etdiyi tədqiqat qrupu Prof. Çin Elmlər Akademiyasının Metal Tədqiqatları İnstitutundan Zhang Zhefeng və Zhang Zhenjun yorğunluğa qarşı 3D çaplı titan ərintisi istehsal etmək üçün onların mikro quruluşunu və qüsurlarını ayrıca tənzimləməklə yenilikçi strategiya təklif etdilər. ).

Tədqiqat Nature jurnalında dərc olunub .

Üçölçülü (3D) çap kimi də tanınan əlavə istehsal (AM) istehsal sahəsində dağıdıcı bir texnologiyadır. Bununla belə, ənənəvi istehsalla müqayisədə 3D çap materiallarının tsiklik yükləmə altında zəif yorğunluq performansı, kosmos kəşfiyyatı və aviasiya kimi mühüm sahələrdə struktur komponentlər kimi materialların tətbiqini ciddi şəkildə məhdudlaşdırır.

Bu araşdırmada, əvvəlki yorğunluq proqnozu nəzəriyyələri baxımından, tədqiqatçılar təməlqoyma konsepsiyası təklif etdilər: 3D çap edilmiş mikro strukturlar (yəni Net-AM mikro strukturları) təbii olaraq yüksək yorğunluq müqavimətinə malikdir. Bununla belə, onların 3D materialların aşağı yorğunluq göstəriciləri cari çap prosesinin yaratdığı mikroboşluqların mənfi təsirləri ilə kölgədə qala bilər.

Bu konsepsiyanı yoxlamaq üçün onlar mikroboşluqları aradan qaldırmaq üçün isti-izostatik presləmə (HIP) və AM mikrostrukturunu bərpa etmək üçün sonrakı yüksək temperatur-qısamüddətli (HTSt) istilik müalicəsi daxil olmaqla, Net-Additive Manufacturing Process (NAMP) icad etdilər. Titan ərintisinə demək olar ki, boşluqsuz Net-AM mikrostrukturunu uğurla bərpa edə bilən incə martensit lata ilə.

Maraqlıdır ki, Net-AM mikrostrukturunun yorğunluğa qarşı olduqca yüksək müqaviməti var ki, bu da bütün digər əlavələrlə hazırlanmış və hətta saxta titan ərintilərinin müqavimətini üstələyir. Net-AM mikrostrukturu həmçinin dünyada bildirilmiş bütün materialların ən yüksək xüsusi yorğunluq gücünü (yəni, yorulma gücü/sıxlığını) göstərir.

• (a) Yorğunluq çatlarının başlanmasının yeri ilə bağlı dəqiq bölmə texnikamız üçün sxematik təsvir; (b) NAMP vəziyyəti üçün maksimum gərginlik və uğursuzluq dövrləri; (c) HİP vəziyyəti; (d) HIP+STA vəziyyəti. NAMP vəziyyətinin yorğunluq çatları təmiz PBGB-lərdən başlayır ki, bu da AM mikrostrukturunda ümumi bir xüsusiyyətdir və bu, Net-AM mikrostrukturunun yorğunluq müqavimətini aşkar etdiyimizi göstərir. Kredit: IMR
• (a) Ədəbiyyatdakı işimiz və Ti-6Al-4V ərintiləri üçün R = 0.1 – də yorğunluq müqaviməti. (b) Ədəbiyyatda bildirilmiş işimizin və digər materialların xüsusi gücü ilə xüsusi yorğunluq gücü. Hazırkı Net-AM Ti-6Al-4V nəinki həm AMed, həm də saxta Ti-6Al-4V ərintiləri üzərində transsendent yorğunluq gücünü nümayiş etdirmir, həm də bütün materiallar arasında ən yüksək xüsusi yorğunluq müqavimətini nümayiş etdirir. Kredit: IMR
• (a) Yorğunluq çatlarının başlanmasının yeri ilə bağlı dəqiq bölmə texnikamız üçün sxematik təsvir; (b) NAMP vəziyyəti üçün maksimum gərginlik və uğursuzluq dövrləri; (c) HİP vəziyyəti; (d) HIP+STA vəziyyəti. NAMP vəziyyətinin yorğunluq çatları təmiz PBGB-lərdən başlayır ki, bu da AM mikrostrukturunda ümumi bir xüsusiyyətdir və bu, Net-AM mikrostrukturunun yorğunluq müqavimətini aşkar etdiyimizi göstərir. Kredit: IMR
• (a) Ədəbiyyatdakı işimiz və Ti-6Al-4V ərintiləri üçün R = 0.1 – də yorğunluq müqaviməti. (b) Ədəbiyyatda bildirilmiş işimizin və digər materialların xüsusi gücü ilə xüsusi yorğunluq gücü. Hazırkı Net-AM Ti-6Al-4V nəinki həm AMed, həm də saxta Ti-6Al-4V ərintiləri üzərində transsendent yorğunluq gücünü nümayiş etdirmir, həm də bütün materiallar arasında ən yüksək xüsusi yorğunluq müqavimətini nümayiş etdirir. Kredit: IMR

NAMP prosesindən istifadə etməklə hazırlanmış mikrostrukturların yorğunluq çatları normal olaraq təmiz ilkin β taxıl sərhədləri və incə martenzit latasında nüvələşərək, bir çox ənənəvi yorğunluq zəifliklərindən uğurla qaçır və lokal zədələnmələrin yığılmasının qarşısını alır, beləliklə, son dərəcə yüksək yorğunluq müqaviməti nümayiş etdirir.

Bu tədqiqat 3D çap mikrostrukturunun təbii olaraq yüksək yorğunluğa qarşı müqavimətini və struktur komponentlərin istehsalında 3D çap texnologiyasının potensial üstünlüklərini ortaya qoyur və həmçinin 3D çapın yorğunluğa qarşı istehsalı üçün aydın istiqamətləri göstərir.

Ətraflı məlumat: Robert Riçi, Boşluqsuz 3D çap vasitəsilə titan ərintisində yüksək yorğunluq müqaviməti, Təbiət (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07048-1 . www.nature.com/articles/s41586-024-07048-1

Jurnal məlumatı: Təbiət