Nye fremskridt for at reducere defekter i multimaterialer ved hjælp af rettet energiaflejring

Materialer, der bruges inden for rumfart, biler, medicinsk udstyr og forsvar skal modstå ekstremt barske miljøer. Små fejl i materialerne, det vil sige revner, kan føre til katastrofale konsekvenser og massive økonomiske tab. De fleste materialer kan dog ikke klare så høje temperaturer og tryk. Multimaterialer, som funktionelt sorterede materialer (FGM'er), der kombinerer forskellige materialer for at producere forbedret ydeevne, er ideelle i disse situationer.

Multimaterialer fremstilles normalt ved additiv fremstilling (AM), hvor lag af forskellige materialer aflejres over hinanden. Revner og porer er dog almindelige ved grænselagene på grund af materialernes forskellige egenskaber. FGM'er søger at reducere disse revner ved at skabe en 'gradient' til sammensætningsændringen på tværs af materialets volumen. Nu har forskere fra Korea Maritime and Ocean University udviklet en måde at syntetisere en højtydende FGM lavet af Inconel 718 og rustfrit stål (STS) 316L og minimere dens defekter.

Ifølge professor Do-Sik Shim, der ledede undersøgelsen, "har Inconel 718 fremragende egenskaber, men den er dyr. Ved at blande den med STS 316L for at skabe en højtydende FGM, har vi ikke kun forbedret dens tekniske og kommercielle fordele, men dets økonomiske gennemførlighed også." Deres resultater er offentliggjort i Journal of Materials Research and Technology .

For deres arbejde deponerede forskerholdet STS 316L på Inconel 718 ved hjælp af en 3D-printteknik kaldet 'directed energy deposition'. De skabte tre typer af FGM'er, ikke-graderet (NG), som involverede et lag af STS deponeret direkte på Inconel, graderet (10) og graderet (25), som havde blandingsgradienter på henholdsvis 10% og 25%. De fandt, at grænsefladerevner var almindelige i NG-typen, hvorimod Graderede (10) og Graderede (25) kun havde revner i specifikke regioner på grund af 'søjle-til-ækviaksial overgang' (en overgang i mikrostrukturen af ​​FGM), nedbør , eller inklusion af titanium, aluminium eller krom urenheder. De så desuden, at typen Graded (25) viste den højeste trækstyrke og forlængelse.

Disse resultater indikerer, at mikrostrukturen og de mekaniske egenskaber af FGM er meget afhængige af gradientforholdet mellem komponenterne, hvilket skaber potentialet for at opnå minimale eller endda ingen defekter i FGM'er. "Disse resultater vil føre til forbedringer på området, såsom reducerede omkostninger, forlænget komponentlevetid i udstyr og forbedret funktionalitet," siger professor Shim. Forskerholdets fremtidige planer inkluderer at bruge den nye FGM til at fremstille komplekse formede dele ved hjælp af AM-teknologier. + Udforsk yderligere

Nanopartikler forbedrer styrken af ​​metalliske legeringer