3D La stampa può consentire la produzione efficiente di strutture elaborate difficili da realizzare convenzionalmente senza rifiuti, come le geometrie vuote dei componenti aeronautici superllaynichel-based. Per sfruttare appieno questo metodo, si deve andare versonuove leghe e processi.

    Conventional fabbricazione superlega

superaallys, una famiglia di miscele di metallo a base dinichel, cobalto o ferro, sono resistenti alla deformazione ad alta temperatura, alla corrosione e all'ossidazione, in particolare quando si opera a temperatura elevata vicino al loro punto di fusione. Sono stati sviluppati per la prima volta per componenti della turbina a gasnei motori Turbojet, e ora sono ampiamente utilizzati per applicazioni ad alta temperaturanelle industrie aerospaziale e di generazione di energia. Per ottenere queste proprietà ad alta temperatura (sia meccanica che chimica), il controllo microstrutturale è critico ed è abilitato da una combinazione di specifiche aggiunte di elementi di lega e accurati processi di produzione.

Nnickelbased Superllays, la prima e la migliore famiglia-Developed Sovralloy, affidandosi su una microstruttura di twophase costituita da una flessificazione di rafforzamento--a dispersione di (NI, CO) 3 (AL, TI, TA) precipita (della cristallografia L12 ) Chiamato γ '-grown in una matrice di crenrichedni. È possibile aggiungere altri elementi in lega come refrattari (re, mo, w) o metalloidi (B, c). Sulla base della loro chimica, queste leghe sono alcune delle umanità più complesse che hanno progettato. Durante l'elaborazione convenzionale, questa precipitazione cruciale avviene tramite una reazione di diffusione-controlled durante il raffreddamentonell'intervallo di temperatura 1000-750 ° C1-

Manufacturing è tradizionalmente il 'Achille'. I talloni 'di Applicazioni Superllalle--stributuralmente le proprietà meccaniche sonotenon sono state ottenute senza lunghewinded e costose manifatturiera sottractive tramite la lavorazione di getti. Oggi usiamo ancora processi di casting di investimento di precisione che risalgono all'antichità classica. Ad esempio, per produrre una lama a turbina del motore a getto, sia un modello di cera che una replica di silice-based dei canali di raffreddamento per creare uno stampo ceramico per ogni componente prodotto, in cui i chilogrammi di metallo fuso sono lanciati sotto vuoto. Il raffreddamento alle condizioni ambientali richiede diverse ore, ed è impossibile sopprimere la precipitazione dei precipitati γ \"durante il raffreddamento; Inoltre, è molto attento il successivo trattamento termico di diverse ore a-1300 ° C ènecessario~--just al di sotto della temperatura di fusione--to ridurre la segregazione chimica dendritica dalla rotta del casting. Infine, la lavorazione ènecessaria per modellare la geometria della lama della turbina intricata finale. Il processo di fusione di investimento coinvolge diversi controlli chimici e di processo con rifiuti significativiSCrappaPappe generati durante la fusione e la successiva lavorazione delle parti della turbina: solo circa il 10% del SuperALoy finisce come finitura merci2./

-3D Stampa comenuova elaborazione Avenue per SuperLays-----ushing 3D Stampa o Manufacturing additivo (AM), anziché la fusione di investimenti consente di elaborare di elaborare radicalmente diverso, con Passi di produzione ridotti e rifiuti minimi di elaborazione. Il laser-based fusione e consolidamento della polvere massiccia di poche di poche decine di micron di diametro, layer-by-layer, sotto ingresso diretto da un sistema di progettazione del computer/aided (CAD), conferisce un \"-OFyetnon sfruttato la libertà di progettazione : Strutture cave, schiuma

based Architectures, con un uso più efficace dei materiali in un additivo in contrasto con il modo sottrattivo. Inoltre, il processo AM, con la sua fusione e reMELTTING di dimensioni di polvere fine in misura di micron e scala di tempo, porta ad elevati tassi di raffreddamento di 103-106 ° C-S e una risposta metallurgica molto diversa all'elaborazione3. La solidificazione dà origine a una microstruttura cellulare molto fine piuttosto che dendritica, che elimina virtualmente la segregazione dendritica trovata in lavorazione convenzionale, rimuovendo lanecessità di una fase di omogeneizzazione chimica. La precipitazione di γ 'è anche soppressa dalla grave velocità di raffreddamento, consentendo che le precipitazioninanoscale siano personalizzate durante il successivo trattamento termico per migliorare le proprietà5. La fase di precipitazione può essere ottimizzata progettandonuovi protocolli di trattamento termico per ottenere microstrutture desiderabili associate ad alta resistenza in AM SUPERALLAYS6.--however, applicazione diffusa di AM in SuperAlliys per strutture vuote complesse come aerodinameranon è ancora semplice. Al fine di sfruttare con successo le tecniche AM in SuperAlliys, abbiamo bisogno di una migliore comprensione della scienza del processo; Molti aspetti di esso sono oscuri perché i fondamenti di AM coinvolgono fenomeni fisici e chimici multipli attraverso la lunghezza e le scale di tempo (vedi figura 1). Ad esempio, quando il laser entra in contatto con la polvere di metallo, tutti i possibili quattro stati della materia---solid, liquido, vapore a gas e plasm

interact7, e molto pochi se esistono modelli di fisicabased per affrontare questa complessità. Inoltre, lanatura dei cicli termici rapidi e ripetuti induce intensi gradienti termici e quindi gli stati chimici, strutturali e meccanici che sono metastabili, innescando difetti metallurgici8 che mette a repentaglio le proprietà9.finally, la maggior parte delle superleghe convenzionalinon può essere prontamente migrato dalla fusione di investimenti alla stampa 3D perché sono state ottimizzate per specifiche percorsi di elaborazione, ad es Forgiatura-,--welting e fusione. A causa del ciclismo termico rapido e ripetuto del processo AM,nuove composizioni che sfruttano questi parametri di elaborazione possono essere progettate tramite un approccio computazionale di composizione-PROCESSDRIVEN per personalizzare la microstruttura e le proprietà per i tassi di raffreddamento AM. Novel Grades of Superllays ottimizzati per la stampa 3D e progettati per mitigare i difetti metallurgici come la porosità e il cracking10nei componenti critici HighTemperature sono quindi la chiave per il successo commerciale di successo