Transformation de l'état solide d'un additif Fabrication d'une alliage Inconel®625 à 700 ◦c (1)

Date de sortie:2021-10-09

Introduction

  Inconel®625 (IN625) est unnickel-based solide-solution superalliage avec Ni-Cr matrice renforcée par Nb/MO solutés [1]. IN625 caractéristiques de haute résistance, la ténacité à la rupture élevée et une bonne résistance à la corrosion et trouve denombreuses applications dans les industries marines et de l'énergie, par exemple, des composants de moteurs à turbine, le carburant et les systèmes d'échappement et des composants de traitement chimique. IN625 a également une excellente aptitude au soudage et la résistance à la fissuration à chaud. Ces caractéristiques en font un alliage IN625 primaire dans la promotion récente de fabrication différents additif (AM) des technologies [2-7], where seulement quelques alliages existants sur plus de 5500 alliages utilisés rencontrent aujourd'hui les critères d'imprimabilité strictes imposées par AM [8].

   Printability représente un défi inhérent et fondamental à AM. Un problème central lié à ce problème est la construction-UP de contrainte résiduelle au cours de la solidification rapide et des cycles thermiques ultérieurs avec des vitesses de refroidissement localisées aussi élevées que 1 x 106 ◦C/s à 1 x 107 ◦C/s [9]. Par exemple, des mesures de diffraction deneutrons sur AM IN625 ont démontré que dans un seul composant, la variation de la contrainte résiduelle peut être aussi importante que 1 GPa [6,10]. Les contraintes résiduelles de cette ampleur peuvent conduire à une distorsion de la pièce, introduire des défauts fatals, et affecter les propriétés mécaniques et les performances de la pièce fabriquée [11,12]. Bien que plusieurs stratégies ont été développées pour réduire la \\ contraintenresidual introduit au cours des procédés de fabrication, tels que l'optimisation de la configuration de balayage [13,14] ou le chauffage de la plaque de base [15], le stress \\ chaleurnrelief les traitements représentent toujours la plus commune et une approche fiable pour atténuer les contraintes résiduelles.-

Un autre phénomène omniprésent associé à AM est microségrégation [16,17]. Dans les procédés de fabrication conventionnels, se manifeste macroségrégation que les variations de composition sur des échelles de longueur allant de quelques millimètres à centimètres ou même mètres [18]. La taille finie de la masse fondue dans la piscine AM crée microségrégation beaucoup plus localisée, principalement en raison de la différence de solubilité des éléments d'alliage dans la phase liquide et la phase de matrice solide. Ennickel based superalliages tels que IN625, des câbles de microségrégation à une forte concentration d'éléments réfractaires, par exemple, Mo et Nb, à proximité des régions interdendritiques [19]. Un coefficient de distribution k, définie comme la masse \\ rationconcentration entre celles du centre dendrite et de la région interdendritique, décrit le degré de ségrégation élémentaire. Dans IN625 soudures, les valeurs de k pour Mo et Nb sont typiquement 0,95 et 0,50, respectivement [20]. Dans AM IN625 fabriqué en utilisant laser de poudre bed fusion (PLB-F), les simulations thermodynamiques prédit les valeurs de k pour Mo et Nb à être d'environ 0,3 et 0,1, respectivement [19]. En d'autres termes, la fabrication AM peut conduire à une plus ségrégation élémentaire localisée et plus extrême par rapport aux procédés de soudage traditionnels.--- 

besoinLe pour soulager résiduelle le stress et la présence de microségrégation peut générer une situation défavorable pour le contrôle et l'optimisation des microstructures. AM IN625 sert de bon exemple, car il a des compositions locales bien en dehors de la plage de composition standard pour IN625, ce qui rend la comme \\ partienfabricatedne pas être IN625 everywher  101; malgré la fois la composition de la poudre et la compositionnominale moyenne se situant dans lanorme [21]. Une contrainte relief traitement thermique à 870 ◦C pendant une heure, comme recommandé par le fabricant de la machine AM [22], est très efficace pour soulager les contraintes résiduelles. Cependant, il introduit également une quantité importante de grands précipités de phase δ, qui est une phase qui affectenégativement la performance de IN625. Une autre contrainte-relief traitement thermique à 800 ◦C pendant deux heures se révèle efficace pour réduire la contrainte résiduelle, aussi. Cependant, il crée encore des précipités de phase δ importante avec la dimension maximale dépasse 600nm. Une stratégie distincte est d'éliminer complètement le microségrégation en utilisant un traitement thermique d'homogénéisation à haute température. Par exemple, un traitement thermique à 1150 ◦C pendant une heure homogénéise complètement l'alliage. Cependant, ce traitement thermique favorise la croissance des grains et peut être à la fois difficile et coûteux à mettre en œuvre pour l'industrie&Scale grande partie en raison du tempsnécessaire pour que la température à l'équilibre ainsi que la température élevée de recuitnécessaire.#---

Ces facteurs aggravants contribuent à un besoin industriel d'étudier la faisabilité de l'utilisation de la contrainte thermique plus faible \\ traitements thermiquesnrelief. Pour comprendre les réponses des microstructures de AM IN625, dans cette étude,nous étudions les solides \\ cinétique de transformationnState d'un alliage AM IN625 à 700 ◦C utilisant principalement synchrotrons

based in situ diffusion et des méthodes de diffraction. Plus précisément,nous utilisons Xray diffraction pour contrôler la cinétique de transformation de phase et de petits angle X \\ diffusion Nray pour évaluer les changements morphologiques dans les précipités. Contrairement à la plupart des études sur l'effet du traitement thermique sur lenickel based superalliages, wher--101; preuves expérimentales est principalement recueillies à partir de la microscopie et en-house X-ray données de diffraction, les mesures de synchrotron sonde fixe et sensiblement plus grand volume d'échantillon par des expériences in situ qui permettent la cinétique de recuit à être déterminée sans ambiguïté. De tels résultats sont plus statistiquement représentatifs. Les résultats de la cinétique d'un même volume de l'échantillon sont élucidés avec les prédictions thermodynamiques par des procédés CALPHAD (Computer Couplage des diagrammes de phases et thermochimie).---&#--




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