Tým inženýrů z Massachusettského technologického institutu uvádí jednoduchou a levnou metodu přípravy materiálu Inconel 718 vyztuženého keramickými nanovlákny pro použití v procesech výroby kovových aditiv PBF. Výzkumný tým věří, že jejich metoda zpevňování 3D tištěných kovových prášků keramickými nanodrátky by mohla být také použita ke zlepšení mnoha dalších materiálů. Klíčové materiály pro mnoho důležitých aplikací v letectví a výrobě energie musí být schopny bez poruchy odolat extrémním podmínkám, jako je vysoká teplota a namáhání v tahu. Proto má tato nová zesílená superslitina vyvinutá MIT širokou škálu aplikací v náročných oblastech, jako je letecký výhled.
"Vývoj materiálů, které jsou vhodnější pro extrémní prostředí, je pro nás vždy naléhavou potřebou a věříme, že tento přístup bude mít důsledky pro další materiály v budoucnu," řekl Ju Li, profesor jaderného inženýrství Battelle Energy Alliance a profesor na katedře MIT. Materiálová věda a inženýrství (DMSE). obrovský potenciál."
Výzkum byl publikován ve vydání Additive Manufacturing z 5. dubna v článku nazvaném „Posílení aditivně vyráběného Inconelu 718 prostřednictvím in-situ tvorby nanokarbidů a silicidů,“ od Li z Materials Research Laboratory (MRL). Je jedním ze tří korespondujících autorů příspěvku. Dalšími dvěma korespondujícími autory jsou profesor Chen Wen z University of Massachusetts Amherst a profesor A. John Hart z katedry strojního inženýrství na Massachusetts Institute of Technology.
obrázek
Odkazy na související články:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via percent 3Dihub=
obrázek
△Souhrn papírových obrázků
Prvními autory článku jsou postdoci Emre Tekoğlu a Alexander O'Brien z oddělení jaderné vědy a inženýrství MIT (NSE); Alexander D. O'Brien, postgraduální student NSE; a Liu z UMass Amherst. zdravý. Dalšími autory jsou Baoming Wang, postdoktor DMSE na MIT; Sina Kavak z technické univerzity v Istanbulu; výzkumník MRL Yong Zhang; Postgraduální studentka DMSE So Yeon Kim; postgraduální student NSE Wang Shitong; a Duygu Agaogullari z Istanbulské technické univerzity. Tento výzkum podpořila společnost Eni SpA prostřednictvím iniciativy MIT Energy Initiative, National Science Foundation a ARPA-E.
obrázek
△Spoluprvními autory výzkumné práce jsou (zleva doprava): Jian Liu z University of Massachusetts Amherst a Emre Tekoğlu a Alexander O'Brien z Massachusetts Institute of Technology.
lepší výkon
Metoda výzkumného týmu je založena na materiálu Inconel 718, oblíbené "superslině" používané v aplikacích aditivní výroby, které musí odolat extrémním podmínkám, jako je 700 stupňů Celsia (asi 1300 stupňů Fahrenheita). Tým píše, že rozemleli komerční prášek Inconel 718 s malým množstvím keramických nanovláken, což vedlo k jednotnému povlaku nanokeramiky na povrchu částic Inconelu.
Výsledný prášek se pak používá k výrobě dílů fúzí laserového prášku. Výzkumníci zjistili, že díly vyrobené s novým práškem měly výrazně menší pórovitost a praskliny než díly vyrobené ze samotného Inconel718. A to zase vede k výraznému zvýšení pevnosti dílů, které nabízejí mnoho dalších výhod. Jsou například tažnější nebo tažnější a mají lepší odolnost vůči záření a vysokoteplotnímu zatížení.
"Také samotný proces zpevňování je levný a funguje se stávajícími 3D tiskárnami. Stačí použít náš prášek a získáte lepší výkon," řekl Li.
Xu Song, odborný asistent na Čínské univerzitě v Hongkongu, který se na této práci nepodílel, uvedl: „V tomto článku autoři navrhují novou metodu tisku kompozitů s kovovou matricí na bázi niklu 718 vyztužených keramickými nanovlákny. proces tavení laserem indukuje Rozpouštění keramiky in-situ zvyšuje tepelnou odolnost a pevnost Inconel718. Kromě toho zpevnění in-situ snižuje velikost zrna a eliminuje defekty 3D tisk budoucích kovových slitin, včetně modifikace vysokých -reflexní měď a superslitina inhibice lomu, to vše by mohlo jednoznačně těžit z této technologie."
obrázek
△Výzkumný tým z Massachusettského technologického institutu uvádí jednoduchou a levnou metodu přípravy klíčových výztužných materiálů pro použití v letectví a jaderné energetice. "Bobr" a další tvary na tištěném podkladu na této fotografii byly vytvořeny pomocí nové technologie. Fotografický kredit: Alexander O'Brien
obrovský nový prostor
Prof. Li řekl: "Tato práce by mohla otevřít obrovský nový prostor pro navrhování slitin, protože ultratenké 3D tištěné vrstvy kovové slitiny mohou být ochlazeny mnohem rychleji než objemové komponenty vyrobené pomocí konvenčních procesů tuhnutí taveniny. Proto mnoho z chemických pravidel pro složení Zdá se, že aplikovat na odlévání neplatí pro tento druh 3D tisku. Máme tedy mnohem větší kompoziční prostor pro zkoumání přidávání obecných kovů do keramiky.“
Emre Tekoğlu, jeden z hlavních autorů výzkumné práce, dodal: "Tato kompozice je jednou z prvních, které jsme navrhli, takže je velmi vzrušující dosáhnout těchto výsledků v reálném životě. Stále je zde spousta prostoru pro zkoumání." Budeme pokračovat ve zkoumání Nové složení kompozitu Inconel konečně vedlo k vývoji materiálů, které dokážou odolat extrémnějším prostředím.“
Další hlavní autor, Alexander O'Brien, uzavírá: "Přesnost a škálovatelnost umožněná 3D tiskem otevírá nové světy možností pro navrhování materiálů. Naše výsledky jsou vzrušujícím raným krokem v procesu, který bude mít jistě velký dopad na návrh budoucí jaderné, letecké a veškeré výroby energie.
