متطلبات المعالجة الحرارية الخاصة لسبائك النيكل الصلبة في سن في تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد

تستخدم سبائك النيكل المتصلدة لعمر الإنسان (مثل Inconel 718 و Waspaloy) على نطاق واسع في الصناعات الفضائية والطاقة والصناعات الكيميائية نظرًا لقوتها الممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومتها للتآكل ومقاومة الأكسدة. ومع ذلك ، في الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع الإضافي) ، تختلف البنية المجهرية لهذه السبائك اختلافًا كبيرًا عن البنية التقليدية للتزوير أو الصب بسبب التصلب السريع وعملية الترسيب بطبقة. لذلك ، هناك حاجة إلى عمليات المعالجة الحرارية الخاصة لتحسين خصائصها.

تأثير الطباعة ثلاثية الأبعاد على البنية المجهرية لسبائك النيكل المتصلبة حسب العمر

أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد ، تخضع سبائك النيكل للذوبان السريع والتصلب تحت التعرض لشعاع الليزر أو الإلكترون عالي الطاقة ، مما يؤدي إلى صقل الحبوب وفصل التغصن والضغط المتبقي عالي الكثافة. تؤدي هذه العوامل عادة إلى السبائك المطبوعة التي تتميز بصلابة عالية ولكن ليونة منخفضة ، والتوزيع غير المتكافئ لمراحل تقوية هطول الأمطار (مثل مراحل γ" و "). وبالتالي ، فإن عمليات المعالجة الحرارية التقليدية قد لا تقضي تمامًا على هذه العيوب ويجب تصميمها وفقًا لخصائص الطباعة ثلاثية الأبعاد.

متطلبات المعالجة الحرارية الخاصة

1. تخفيف التوتر الصلب:

غالبًا ما تحتوي مكونات سبائك النيكل المطبوعة ثلاثية الأطراف على ضغط متبقي عالٍ ، مما قد يؤدي إلى التشوه أو التشقق. لذلك ، يلزم التلدين لتخفيف التوتر مباشرة بعد الطباعة ، ويتم الاحتفاظ به عادة في 800-900 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعات ، يليه تبريد بطيء (مثل تبريد الفرن). هذه العملية تقلل بشكل فعال من الإجهاد الداخلي وتحسن ثبات الأبعاد دون تغيير الخصائص الميكانيكية للسبيكة بشكل كبير.

2. علاج الحل:

تعتمد الخصائص النهائية لسبائك النيكل المتصلب على ترسيب مراحل تقوية هطول الأمطار (مثل مراحل γ" و γ") ، ولكن قد لا يتم تشكيل هذه المراحل بالكامل أو توزيعها بشكل غير متساو في الحالة المطبوعة. لذلك ، علاج الحل (عادة في 95-1100 درجة مئوية) أمر بالغ الأهمية لـ:

إذابة المركبات بين الفلزية الخشنة (مثل مرحلة لافيس) التي تشكلت أثناء الطباعة.

تجانس تركيبة السبائك وتقليل الفصل.

توفير هيكل مصفوفة مثالي لعلاج الشيخوخة اللاحقة.

بعد معالجة المحلول ، يلزم التبريد السريع (تبريد المياه أو تبريد الغاز) لمنع الترسيب المبكر لمراحل التقوية.

3. علاج الشيخوخة

الغرض من علاج الشيخوخة هو تحسين قوة ومقاومة الزحف للسبيكة من خلال التحكم في ترسيب المراحل المترسبة. لسبائك النيكل المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، عادة ما تكون عمليات الشيخوخة أكثر صرامة من العمليات التقليدية. وتشمل النهج المشتركة ما يلي:

الشيخوخة على مرحلة واحدة (على سبيل المثال ، 720 درجة مئوية × 8 ساعات تبريد الهواء 620 درجة مئوية × 8 ساعات تبريد الهواء) ، ومناسبة ل Inconel 718.

الشيخوخة متعددة المراحل (على سبيل المثال ، 845 درجة مئوية × ساعة واحدة 760 درجة مئوية × ساعة واحدة 650 درجة مئوية × 8 ساعات) ، تستخدم لتحسين تعزيز التآزر لمراحل "و".

بسبب البنية المجهرية الدقيقة للسبائك المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، قد تحتاج درجة حرارة الشيخوخة والوقت إلى الضبط الدقيق لتجنب الخشونة المفرطة للمراحل المتعرجة ، مما قد يؤدي إلى تدهور الأداء.

4. العلاج المساعد بالضغط المتساوي (الورك) الساخن (اختياري)

قد تخضع بعض مكونات سبيكة النيكل المطبوعة 3 دي للمعالجة اللاحقة باستخدام الضغط المتوازن الساخن (الفخذ) ، عادة في 1100-1150 درجة مئوية و 100-150 ميلاً لكل 2-4 ساعات. الورك يمكن مزيد من إغلاق ميكروالمسام ، وزيادة الكثافة ، وتحسين التوحيد المجهرية ، وغالبا ما تستخدم جنبا إلى جنب مع العلاج الحل وعمليات الشيخوخة.