Kif il-parametri tat-trattament tas-sħana jaffettwaw il-prestazzjoni tal-parti finali?

1. Parametru tat-temperatura: rikostruzzjoni tal-mikrostruttura mmexxija minn transizzjoni tal-fażi
Kontroll tat-temperatura tas-soluzzjoni solida u l-kompożizzjoni tal-fażi
It-temperatura tat-trattament tas-soluzzjoni għandha effett dirett fuq kemm l-elementi tal-liga jinħallu fil-matriċi tal-metall. Il-qalba tat-tisħiħ tal-istainless steel 17-4PH stampat 3D hija l-partiċelli tar-ram li jaqgħu barra mill-matriċi martensitika tiegħu. Meta t-temperatura tas-soluzzjoni solida tinżamm bejn 1040 u 1080 grad, l-element tar-ram jinħall kompletament fil-matriċi tal-awstenite, u joħloq soluzzjoni solida supersaturata. Jekk it-temperatura tkun taħt l-1000 grad, il-partiċelli tar-ram li jifdal mhux se jsaħħu l-materjal biżżejjed. Jekk it-temperatura tmur 'il fuq minn 1100 grad, il-materjal isir inqas robust minħabba li l-ħbub se jikbru. Skont ir-riċerka mill-Istitut tal-Metalli fl-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża, it-trattament tal-HIP f'950 grad jista 'jgħin lill-'martensite tinbidel fi struttura + b'żewġ fażijiet fil-liga Ti6Al4V. Dan iżid it-titwil għal 13.15% filwaqt li jżomm is-saħħa tar-rendiment f'909.5MPa.
It-titjib tat-temperatura u l-imġieba tal-preċipitazzjoni tat-tixjiħ
It-trattament tal-ħin jagħmel l-affarijiet aktar b'saħħithom billi jimmaniġġja d-daqs u t-tixrid tal-partiċelli tat-tieni fażi. It-tim tal-Università tat-Teknoloġija ta 'Shanghai età l-liga ta' CuCrZr magħmula minn SLM f'500 grad għal siegħa. Dan għolla s-saħħa tat-tensjoni tiegħu minn 460 MPa għal 585 MPa u l-konduttività tiegħu minn 31% IACS għal 64% IACS. Il-mekkaniżmu tat-tisħiħ huwa bbażat fuq il-fatt li l-atomi Cr joħorġu mill-matriċi tar-ram matul il-proċess tat-tixjiħ. Dan joħloq partiċelli CrxZry nanoskala li jwaqqfu l-migrazzjoni tad-dislokazzjoni permezz tal-mekkaniżmu ta 'tisħiħ Orowan. Hekk kif it-temperatura tat-tixjiħ titla' sa 550 grad, il-fażijiet preċipitati huma aktar oħxon, li jagħmel il-materjal aktar dgħajjef. Madankollu, il-materjal isir aktar duttili, b'żieda ta '20% fid-duttilità minħabba tnaqqis fir-reżistenza taż-żlieq tad-dislokazzjoni.
2. Parametru tal-ħin: Il-bilanċ bejn l-iffissar tal-bugs u l-prestazzjoni
Ħin biex iżżomm u l-effettività tal-għeluq tal-pori
It-tul taż-żamma għandu impatt dirett fuq kemm il-pori jissewwew wara t-trattament HIP. Ir-riċerka dwar il-proċess HIP ta 'liga Ti6Al4V turi li f'920 grad /140MPa, trattament ta' sagħtejn jista 'jnaqqas il-porożità minn 0.8% għal 0.02% u jikseb densità ta' 99.99%; Jekk il-ħin taż-żamma jiġi estiż għal 4 sigħat, il-porożità tonqos aktar għal 0.005%, iżda d-daqs tal-qamħ jiżdied minn 10 μ m sa 15 μ m, li jirriżulta fi tnaqqis ta '8% fis-saħħa tar-rendiment. Dan ifisser li filwaqt li jżomm il-ħin jista 'jagħmel l-affarijiet aktar densi, jista' wkoll jinduċi tkabbir stramb tal-qamħ. Għalhekk, jeħtieġ li jinstab bilanċ bejn l-iffissar tad-difetti u ż-żamma tal-prestazzjoni.
Kinetika tal-bidla fil-fażi u ħin ta 'insulazzjoni
Il-ħin ta 'insulazzjoni tat-trattament tas-soluzzjoni solida għandu jiżgura li l-elementi kollha tal-liga huma maħlula kompletament. Għal liga ta 'temperatura għolja-in718 stampata 3D-, iż-żamma f'1080 grad għal siegħa tista' tħoll totalment l-element Nb fil-matriċi. Jekk il-perjodu ta 'insulazzjoni jinqata' għal 30 minuta, il-fażi ta 'tisħiħ ta' '' ma tistax tippreċipita bis-sħiħ, li tagħmel il-prestazzjoni ta' creep ta' -temperatura għolja tinżel b'40%. It-tul ta 'żmien li l-materjal ikun iżolat waqt it-trattament tat-tixjiħ ikollu impatt fuq id-daqs tal-fażijiet li jiffurmaw. Per eżempju, wara li tixjieħ f'720 grad għal 8 sigħat, il-fażi '' f'718 liga hija 50nm fid-daqs, li hija l-aħjar għat-tisħiħ. Wara 16-il siegħa ta 'tixjiħ, il-fażi preċipitata kibret għal 100nm, li għamlet is-saħħa tinżel bi 15%.
3. Rata ta 'tkessiħ: tirfina l-organizzazzjoni u tikkontrolla l-istress residwu
Ir-rata tat-tifi u l-produzzjoni tal-martensite
Ir-rata li biha l-metall jibred waqt it-tifi tinfluwenza liema prodotti ta 'tranżizzjoni tal-fażi se jkollu. Għall-azzar tal-għodda H13 stampat 3D, ir-rata tat-tkessiħ tat-tifi taż-żejt ta '50 grad /s tista' tagħmel taljarini ċatti martensite b'ebusija ta '52HRC. Jekk tkessaħ bl-arja (5 gradi /s), l-istruttura bainite se tifforma u l-ebusija tinżel għal 40HRC. Anke jekk it-tifi rapidu jista 'jagħmel l-affarijiet aktar diffiċli, jista' wkoll iġġiegħelhom xquq. Biex issib il-bilanċ it-tajjeb bejn l-ebusija u l-istress residwu, it-tifi gradat huwa meħtieġ (per eżempju, l-ewwel tkessiħ għal 600 grad u mbagħad tkessiħ taż-żejt).
Rata ta 'tkessiħ bil-mod u serħan mill-istress
Ir-rata ta 'tkessiħ kajman waqt it-trattament ta' ttemprar għandha effett fuq kif l-istress residwu jiġi rilaxxat. Ħad sagħtejn biex tkessaħ il-liga tal-aluminju AlSi10Mg għall-istampar 3D minn 300 grad sa temperatura tal-kamra b'rata ta '5 gradi / min. Dan naqqas l-istress residwu b'70%. Jekk ir-rata tat-tkessiħ titla' għal 20 grad / min, l-istress residwu jinżel biss bi 30%. It-tkessiħ bil-mod jgħin l-arranġament mill-ġdid tad-dislokazzjoni u l-migrazzjoni tal-konfini tal-qamħ, li jtaffi l-istress. Madankollu, rata ta 'tkessiħ li hija bil-mod wisq tista' tikkawża li l-ħbub isiru aktar oħxon, għalhekk huma meħtieġa settings xierqa ta 'ottimizzazzjoni tal-materjal.
4. Ottimizzazzjoni kollaborattiva multi-parametri: minn "prova u żball" għal "kontroll preċiż"
It-teknoloġija tewmin diġitali tmexxi t-tbassir tal-parametri
Siemens u Boeing ħadmu flimkien biex jagħmlu pjattaforma tewmin diġitali li tista 'turi kif il-kamp tat-temperatura, il-kamp tal-istress, u l-mikrostruttura tal-liga Ti6Al4V stampata 3D jinbidlu waqt it-trattament tal-HIP. Is-sistema tista 'tikseb l-aħjar metodu HIP (bħal 920 grad / 140MPa / 2h) billi tqis affarijiet bħall-porosità tal-bidu u d-daqs tal-qamħ. Dan jista 'jagħmel il-partijiet jdumu tliet darbiet itwal u tnaqqas in-numru ta' ttestjar bin-nofs.
Inverżjoni tal-parametri bl-għajnuna tat-tagħlim tal-magni
GE Aviation timpjega tekniki ta 'tagħlim tal-magni biex tħares lejn 100,000 sett ta' data tat-trattament tas-sħana u toħloq mudell ta 'mapping ta' "prestazzjoni tar-rata tat-tkessiħ tal-ħin tat-temperatura". Dan il-mudell jista 'jifhem is-settings tal-proċess li se jaħdmu għal ċerti ħtiġijiet ta' prestazzjoni. Meta IN718 liga teħtieġ li żżomm ħajja creep ta '1000 siegħa f'650 grad, per eżempju, is-sistema tissuġġerixxi skema ta' proċess ta '1080 grad /1h soluzzjoni solida +720 grad /8h tixjiħ. Il-ħajja tat-tkessiq imkejjel hija 1200 siegħa.
5. Studju ta 'każ ta' industrija: tmur mil-laboratorju għall-fabbrika
Il-qasam tal-ajruspazju
Biex ittejjeb l-istampar 3D tad-diski tat-turbini tal-liga ta' liga b'temperatura għolja{-nikil-, Rolls Royce tadotta trattament HIP. Il-partijiet ittrattati b'HIP għandhom ħajja ta' creep ta' 173 siegħa f'temperatura għolja ta '1400 grad, li hija aktar mill-50 siegħa li kienet meħtieġa għal komponenti essenzjali tal-magni GE9X.
Qasam ta 'Impjanti Mediċi
Wara 950 grad għal 4 sigħat ta 'trattament tal-ġenbejn fuq l-impjant tal-ġog tal-ġenbejn stampat 3D Ti6Al4V minn Johnson&Johnson, is-saħħa massima tal-għeja tagħha laħqet 550MPa (107 ċiklu), li hija l-istess bħall-kundizzjoni ittemprat falsifikata. Fl-istess ħin, il-ħruxija tal-wiċċ Ra<0.01 μm satisfied the biocompatibility criteria.