Zespół inżynierów z Massachusetts Institute of Technology przedstawia prostą i niedrogą metodę przygotowania materiału Inconel 718 wzmocnionego nanowłókien ceramicznych do stosowania w procesach wytwarzania addytywnego metalicznego PBF. Zespół badawczy uważa, że ich metoda wzmacniania wydrukowanych w 3D proszków metali za pomocą nanodrutów ceramicznych może być również wykorzystana do ulepszenia wielu innych materiałów. Kluczowe materiały dla wielu ważnych zastosowań w lotnictwie i produkcji energii muszą być odporne na ekstremalne warunki, takie jak wysoka temperatura i naprężenia rozciągające, bez uszkodzeń. Dlatego ten nowy wzmocniony nadstop opracowany przez MIT ma szeroki zakres zastosowań w wymagających dziedzinach, takich jak perspektywa lotnicza.
„Opracowywanie materiałów, które są bardziej odpowiednie dla ekstremalnych środowisk, jest dla nas zawsze pilną potrzebą i wierzymy, że to podejście będzie miało wpływ na inne materiały w przyszłości” – powiedział Ju Li, profesor inżynierii jądrowej Battelle Energy Alliance i profesor na Wydziale Inżynierii Jądrowej MIT Nauka o materiałach i inżynieria (DMSE). ogromny potencjał”.
Badania zostały opublikowane w wydaniu Additive Manufacturing z 5 kwietnia w artykule zatytułowanym „Wzmacnianie wytwarzanego addytywnie Inconel 718 poprzez formowanie nanowęglików i krzemków in situ” autorstwa Li z Laboratorium Badań Materiałów (MRL). Jest jednym z trzech autorów korespondentów pracy. Pozostali dwaj korespondujący autorzy to profesor Chen Wen z University of Massachusetts Amherst i profesor A. John Hart z Wydziału Inżynierii Mechanicznej Massachusetts Institute of Technology.
zdjęcie
Linki do powiązanych artykułów:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via percent 3Dihub=
zdjęcie
△ Podsumowanie papierowych zdjęć
Współpierwszymi autorami artykułu są doktoranci Emre Tekoğlu i Alexander O'Brien z Wydziału Nauki i Inżynierii Jądrowej MIT (NSE); Alexander D. O'Brien, absolwent NSE; i Liu z UMass Amherst. zdrowy. Pozostali autorzy to Baoming Wang, postdoc DMSE na MIT; Sina Kavak z Uniwersytetu Technicznego w Stambule; badacz MRL Yong Zhang; Absolwent DMSE So Yeon Kim; Absolwent NSE Wang Shitong; i Duygu Agaogullari z Uniwersytetu Technicznego w Stambule. Badania te były wspierane przez Eni SpA za pośrednictwem MIT Energy Initiative, National Science Foundation i ARPA-E.
zdjęcie
△Pierwszymi współautorami artykułu badawczego są (od lewej do prawej): Jian Liu z University of Massachusetts Amherst oraz Emre Tekoğlu i Alexander O'Brien z Massachusetts Institute of Technology.
lepsza wydajność
Metoda zespołu badawczego opiera się na materiale Inconel 718, popularnym „nadstopie” stosowanym w aplikacjach wytwarzania przyrostowego, które muszą wytrzymać ekstremalne warunki, takie jak 700 stopni Celsjusza (około 1300 stopni Fahrenheita). Zespół pisze, że zmielili komercyjny proszek Inconel 718 z niewielką ilością nanowłókien ceramicznych, co dało równomierną powłokę nanoceramiki na powierzchni cząstek Inconelu.
Powstały proszek jest następnie używany do wytwarzania części za pomocą laserowego stapiania proszków. Naukowcy odkryli, że części wykonane z nowego proszku miały znacznie mniejszą porowatość i pęknięcia niż części wykonane z samego Inconelu 718. A to z kolei prowadzi do znacznego zwiększenia wytrzymałości części, co daje również wiele innych korzyści. Na przykład są bardziej plastyczne lub rozciągliwe i mają lepszą odporność na promieniowanie i obciążenia wysokotemperaturowe.
„Ponadto sam proces wzmacniania jest niedrogi i działa z istniejącymi drukarkami 3D. Po prostu użyj naszego proszku, a uzyskasz lepszą wydajność” – powiedział Li.
Xu Song, adiunkt na Chińskim Uniwersytecie w Hongkongu, który nie był zaangażowany w tę pracę, skomentował: „W tym artykule autorzy proponują nową metodę drukowania kompozytów z metalową osnową na bazie niklu 718 wzmocnionych nanowłókienami ceramicznymi. proces topienia laserowego indukuje Rozpuszczanie ceramiki in situ zwiększa odporność cieplną i wytrzymałość Inconelu 718. Ponadto wzmacnianie in situ zmniejsza wielkość ziarna i eliminuje defekty. Druk 3D przyszłych stopów metali, w tym modyfikacja wysokiej - miedź o współczynniku odbicia i hamowanie pęknięć nadstopu, wszyscy mogliby wyraźnie skorzystać z tej technologii.
zdjęcie
△ Zespół badawczy z Massachusetts Institute of Technology przedstawia prostą i niedrogą metodę przygotowania kluczowych materiałów wzmacniających do zastosowań w lotnictwie i energetyce jądrowej. „Bóbr” i inne kształty na zadrukowanym podłożu na tym zdjęciu zostały stworzone przy użyciu nowej technologii. Źródło zdjęcia: Alexander O'Brien
ogromna nowa przestrzeń
Prof. Li powiedział: „Ta praca może otworzyć ogromną nową przestrzeń dla projektowania stopów, ponieważ ultracienkie warstwy stopów metali drukowane w 3D można schładzać znacznie szybciej niż komponenty masowe wykonane przy użyciu konwencjonalnych procesów krzepnięcia w stanie stopionym. Dlatego wiele zasad składu chemicznego, które zastosowanie do odlewania wydaje się nie mieć zastosowania do tego rodzaju drukowania 3D. Mamy więc znacznie większą przestrzeń kompozycyjną do zbadania, dodając metale nieszlachetne do ceramiki.
Emre Tekoğlu, jeden z głównych autorów artykułu badawczego, dodał: „Ta kompozycja jest jedną z pierwszych, jakie zaprojektowaliśmy, więc osiągnięcie takich wyników w prawdziwym życiu jest bardzo ekscytujące. Nadal jest dużo miejsca do eksploracji Będziemy kontynuować badania Nowa formuła kompozytu Inconel ostatecznie doprowadziła do opracowania materiałów, które mogą wytrzymać bardziej ekstremalne warunki”.
Inny główny autor, Alexander O'Brien, podsumowuje: „Precyzja i skalowalność, które umożliwia druk 3D, otwierają nowe światy możliwości projektowania materiałów. Nasze wyniki są ekscytującym wczesnym krokiem w procesie, który z pewnością będzie miał duży wpływ na projektowanie przyszłej produkcji energii jądrowej, lotniczej i kosmicznej.
