\\ Н

3D печат може да се даде възможност за ефективно производство на сложни структури трудно да осъзнаят, традиционно, без отпадъци, като кухите геометрията на никелbased суперсплави авиационния компоненти. За да се използват в пълна степен този метод, трябва да се премине към нови сплави и процеси. \\ Н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н-Conventional суперсплави производство \\ н \\ н \\ п \\ пSuperalloys, семейство от метални смеси на базата на никел, кобалт или желязо, са устойчиви на висока температура на деформация, корозия и окисляване, особено когато се работи при повишена температура, близка до тяхната точка на топене. Те за първи път са разработени за елементи на газотурбинни турбореактивни двигатели в, а сега са широко използвани за висока температура във въздухоплаването и за производство на електроенергия промишленост. За постигането на тези високо температурни свойства (механични, така и химически), микроструктурата контрол е от решаващо значение и е активиран чрез комбинация от специфичен легиращ елемент допълнения и внимателно производствени процеси. \\ П \\ п \\ п \\ п \\ п \\ п \\ п \\ п

Nickel

based свръхсплави, най-ранните и най-добреdeveloped суперсплави семейството, разчитат на двуфазов микроструктура, състояща се от укрепване фаза \\ н \\ н a дисперсия на (Ni, Co) 3 (Al, Ti, Ta) на утайките (на L12 кристалография ) нарича γ \"\\ п \\ пgrown в матрица от Cr

enriched Ni. могат да се добавят други легиращи елементи като огнеупорни (Re, Mo, W) или металоиди (В, С). Въз основа на тяхната химия, тези сплави са едни от най-сложните човечеството е проектирал. По време на конвенционалната обработка, този ключов утаяване се осъществява чрез реакция на дифузия

controlled време на охлаждане в температурния диапазон 1000-750 ° С1 \\ п \\ п \\ п \\ п \\ п \\ п \\ п \\ пManufacturing е традиционно \"ахилесовата. пета \"на суперсплави приложения \\ н \\ н \\ н structurally звучи механични свойства не са били постигнати без дълго winded и скъпо изваждащо производство чрез механична обработка на отливки. Днес ние все още използваме процеси инвестиционни леене точност, които датират от класическата древност. Например, за да произведе турбина острие реактивен двигател, както модел восък и са необходими силикагел based копие на охладителните канали за създаване на керамична матрица за всеки компонент, произведени, в която кг разтопен метал са подадени под вакуум. Охлаждане до стайна условия отнема няколко часа, и е невъзможно да потискат утаяването на у \"утаява по време на охлаждане; Освен това, много внимателни последваща термообработка на няколко часа при 1300 ° С е необходимо \\ п \\ п \\ пjust под температурата на топене \\ п \\ п \\ пЗа намали химически дендритни сегрегация от маршрута на леене. Накрая, механична обработка е необходима за оформянето на крайния сложна геометрия турбина острие. Инвестиционният процес леене включва няколко химически и контрол на процеси с генерирани по време на кастинга и последваща обработка на частите на турбината значителен отпадъциscrappage: само около 10% от краищата на суперсплави като завършен goods2 \\ н \\ н \\ н \\ н \\ н. \\ н \\ н \\ н \\ н

3D печат като нова обработка път за свръхсплави \\ н \\ н \\ н \\ н

Using 3D печат, или добавка за производство (АМ), вместо инвестиции леене позволява обработката да се появи коренно различен начин, с намалено производство на стъпала и минимална загуба на обработка. лазерbased топене и консолидация на твърд прах от няколко десетки микрона в диаметър В, слойby

layer при директен вход отnaided дизайн (CAD) компютърна система \\, придава на като

OFyet неизползван свобода на проектиране : кухи структури, пяна like или решеткаbased архитектури, с по-ефективно използване на материали в добавка за разлика от изваждащата начин. В допълнение, процесът на AM, с топене и повторно

melting на фин размер на прах в дължина микрона и времева скала, води до високи нива на охлаждане на 103-106 ° С \\ НЧ и много различни металургични отговор processing3. Втвърдяване води до много фина клетъчна отколкото дендритни microstructure4, което на практика елиминира дендритни сегрегацията намерени в конвенционална обработка, премахване на необходимостта от стъпка химически хомогенизиране. Утаяването на γ \"също се потиска от тежка скоростта на охлаждане, което позволява нано

scale утаяване да бъдат съобразени по време на последваща топлинна обработка за подобряване properties5. Етапът на утаяване може да бъде оптимизирана чрез проектиране на нови протоколи за топлинна обработка, за да се получат желаните микроструктури, свързани с висока якост в AM superalloys6. \\ п \\ п \\ пHowever, широко приложение на AM в суперсплави за сложни кухи структури като аеро-jet лопатки все още не е ясна. За да може успешно ливъридж AM техники в свръхсплави, ние се нуждаем от по-добро разбиране на науката на процеса; много аспекти от него са неясни, тъй като основите на АМ включват множество физични и химични явления в цялата дължина и времеви скали (виж фиг. 1). Например, когато лазера влиза в контакт с металния прах, всички възможни четири състояния на материята \\ п \\ п \\ п-solid, течност, газ, пара и плазма \\ пinteract7, и много малко, ако съществуват всяка физика-based модели за справяне с тази сложност. В допълнение, естеството на бързи и повтарящи се цикли индуцира термични интензивни термични градиенти и по този начин химически структурни и механични страни, които са метастабилни, задейства металургичен defects8 които застрашават properties9. \\ П \\ п \\ пFinally повечето конвенционални свръхсплави не може да бъде лесно мигрирали от леене на инвестициите за 3D печат, защото те са оптимизирани за специфични маршрути за обработка, напр коване \\ н \\ н \\ нwelding и леене. Поради бързото и многократно термични цикли на процеса на AM, нови състави, които се възползват от тези параметри за обработка могат да бъдат проектирани чрез изчислителни състав-process данниdriven подход за поръчка микроструктура и свойства за AM охлаждане rates3. Нови степени на свръхсплави оптимизирани за 3D печат и предназначени да смекчат металургични дефекти като порьозност и cracking10 в критично високо-temperature компоненти следователно са ключови за успешното търговско приемане-up \\ н \\ н. \\ Н \\ н \\ н \\ н \\ н