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Ein Durchbruch im Bereich des 3D-Drucks von Einkristall-Superlegierungen

Mit fortschrittlichen Charakterisierungstechniken wie Synchrotronstrahlungs-Mikrobeugung und Transmissionselektronenmikroskopie hat das Forschungsteam von Shan Zhiwei an der School of Materials Science and Engineering der Xi’an Jiaotong University ausgehend vom Gesetz der Mikrostrukturentwicklung ein Wärmebehandlungssystem für den 3D-Druck angepasst Einkristall-Superlegierungen und löste das Problem der 3D-Druckreparatur von Einkristallklingen. Nach dem Problem der Rekristallisation wurde ein neuer Mechanismus zur plastischen Verformungserholung von Superlegierungen vorgeschlagen.

Ein Durchbruch im Bereich des 3D-Drucks von Einkristall-Superlegierungen

Die Schaufeln von Flugzeugtriebwerken bestehen aus teuren einkristallinen Superlegierungen auf Nickelbasis. Aufgrund der rauen Betriebsumgebung sind Einkristallschaufeln anfällig für lokale Beschädigungen, und die Entwicklung einer zuverlässigen Schaufelreparaturtechnologie ist für die Verlängerung der Lebensdauer von Flugzeugtriebwerken und die Kostensenkung unerlässlich. Der 3D-Druck hat mit seinen Eigenschaften „Präzise Positionierung und kontrollierbares Additiv“ attraktive Anwendungsperspektiven im Bereich Reparatur/Remanufacturing von Einkristallschaufeln gezeigt. Aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeit des 3D-Drucks ist es jedoch leicht, eine metastabile Mikrostruktur mit hoher Eigenspannung und hoher Versetzungsdichte zu erzeugen. Diese Art von metastabiler Struktur neigt zur Rekristallisation während der Standardwärmebehandlung oder -behandlung, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Materials bei hohen Temperaturen führt und Sicherheitsrisiken darstellt. Daher ist es dringend erforderlich, ein neues Verfahren für die aktuellen Probleme des 3D-Drucks von einkristallinen Superlegierungen zu entwickeln, um zu erfüllen: keine Rekristallisation, geringe Spannung, geringe Versetzungsdichte und die Morphologie, Dichte und Matrix der γ′ Ausscheidungsverstärkungsphase Die Superlegierung ist konsistent.

Das Standard-Wärmebehandlungssystem von Superlegierungen besteht im Allgemeinen aus Mischkristall und Alterung. Die Praxis hat bewiesen, dass dieser Prozess eine Rekristallisation von 3D-gedruckten Superlegierungen verursacht. Nach systematischer Literaturrecherche und umfassender Analyse schlugen und bestätigten die Autoren, dass das Hinzufügen eines „Recovery“-Schritts vor der festen Lösung die treibende Kraft für die Rekristallisation beseitigen kann. Nach der „Recovery-Solution-Aging“-Behandlung wird zunächst die Eigenspannung der Superlegierung mit der gerichteten Vergröberung des Gefüges γ′-Phase beseitigt und die Versetzungsdichte vor der Wärmebehandlung auf ca γ′ nach Alterung Die Phase erreicht das gleiche Niveau wie das gegossene Substrat. Da das entdeckte Phänomen dem Rafting-Effekt (Rafting) ähnlich ist, der unter Hochtemperatur-Kriechbedingungen von Superlegierungen auftritt, und tatsächlich einen Erholungseffekt hat, wird es als „Rafting-enabled“-Effekt bezeichnet. Erholung). Diese Entdeckung durchbricht die Erkenntnis, dass „einkristalline Superlegierungen nicht die Fähigkeit zur Erholung haben“ im klassischen Konzept, liefert eine wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung von nicht standardmäßigen Wärmebehandlungssystemen für 5D-Druck-Superlegierungen und zeigt, dass die neue Wärmebehandlung System kann 3D-Druck vollständig erfüllen Die Notwendigkeit zur Reparatur von Einkristallklingen.

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