研究人员利用中子成像研究3D打印高温合金的应力演变
时间:2024-10-07 17:17 来源:南极熊 作者:admin 点击:次
2024年10月6日，美国能源部宣称他们的研究人员已成功利用中子成像技术研究通过激光 3D 打印制造的新型高温合金的应力效应。这些先进材料由高强度、高耐热的金属组成，对于发电中使用的先进燃气轮机等极端应用至关重要。
这项研究以题为“Residual stress and microstructurein
IN718-René41 graded superalloy fabricated by laser blown directed
energydeposition/激光吹制定向能量沉积制备的 IN718-René41
梯度高温合金中的残余应力和微观结构”，发表在《Frontiers in Metals and Alloys》期刊上。
论文链接：https://doi.org/10.3389/ftmal.2022.1070562
在研究项目中，来自通用电气、爱迪生焊接研究所和橡树岭国家实验室 (ORNL)的合作团队使用激光 3D
打印技术打印出 Inconel 718 和 René 41
合金，且不会开裂。该工艺涉及使用激光将金属粉末逐层熔合成所需形状，这可能会引入影响材料性能的内部应力。
表1. 打印用粉末组成重量百分比(wt%)。
表2. 用于IN718/R41 级样品的 DED 构建参数（在氩气环境中）。
图1. 成品和热处理后的 IN718/R41 级单道薄壁样品。激光行进方向可通过样品表面与构建板平行的线轮廓看出。
图2. (A)中子衍射实验装置；(B)安装在样品架上的三个成品样品 1A、2A 和 3A 以及三个热处理半件 1B、2B 和 3B 的近视图。
为了评估这些压力，研究人员在ORNL的散裂中子源 (SNS)和高通量同位素反应堆 (HFIR) 进行了中子成像实验，这两个设施都是能源部科学办公室的用户设施。中子非常适合进行这种分析，因为它们能够穿透致密的金属并提供对内部结构的详细洞察。
图 3.沿构建方向的 10° 晶界图（不包括孪晶界）。这些图捕捉了制备好的横截面中每个样品的整个高度。为了更好地进行可视化，这些图被分为两个区域（下半部分和上半部分）。
图4.反极图和沿构建方向的极图。反极图地图捕捉了制备好的横截面中每个样本的整个高度。为了更好地可视化，地图被分为两个区域（下半部分和上半部分）。
图 5. EBSD 内核平均取向误差（最大 4°）沿构建方向的已构建样品图。为了更好地显示，将图分为两个区域（下半部分和上半部分）。随后将数据平均化为薄片（1B 中黄色丝带所示），如图 6所示。
图 6. 沿构建方向（与每张地图的构建板侧的距离）对已构建样品的平均 KAM 值。对图 5中所示的每个薄片进行了平均。
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