As peças precisam de aprimoramento do tratamento térmico após a conclusão da impressão?

一, princípio técnico: como o tratamento térmico muda a microestrutura e o desempenho das peças impressas
A maneira como os itens impressos em 3D são feitos é o que causa seus problemas de desempenho. Por exemplo, com a técnica do leito de pó de metal (laser a laser (l -} pbf), o feixe de laser examina rapidamente o leito de pó, fazendo com que o material passe por ciclos de temperatura graves de fusão e solidificação. Isso leva aos seguintes problemas:
Acumulação de estresse residual: o resfriamento rápido cria um gradiente de temperatura que coloca a tensão de tração na peça. Isso pode fazer com que ele se dobre ou até quebre.
Defeitos de microestrutura: Pequenos grãos equiaxados têm muitos deslocamentos e poros, o que torna o material mais fraco e menos robusto.
Anisotropia de desempenho: a força da ligação entre as camadas é menor que a do próprio material, o que diminui a vida de fadiga das partes.
Ao gerenciar coisas como temperatura, tempo e meio ambiente, o tratamento térmico controla cuidadosamente a microestrutura de itens impressos. O mecanismo específico consiste em:
Reconselamento para aliviar o estresse: isolamento abaixo da temperatura de recristalização do material para deixar a tensão residual sair através do mecanismo de fluência. Por exemplo, se você reconstruir lâminas do motor da aviação a 650 graus após a impressão, poderá reduzir o estresse residual em mais de 80% e manter a deformação dentro de 0,1 mm.
Crescimento e recristalização de grãos: Usando a tecnologia de recristalização direcional, os pequenos grãos são transformados em cristais colunares que se alinham com o eixo de tensão principal. Isso torna o material muito mais resistente à fluência. No níquel - baseado em -} impressão de liga de temperatura, a equipe do MIT puxou a uma velocidade de 2,5 mm/h em uma zona quente de 1235 graus. Isso aumentou o tamanho do grão em três ordens de magnitude e cortou a taxa de fluência ao meio.
A prensagem isostática quente (HIP) é um tratamento de densificação que se livra dos poros internos, alterando a forma do material sob alta pressão (100-150 MPa) e altas temperaturas (1000-1200 graus). A energia da Siemens cortou a porosidade das lâminas de turbinas a gás de 0,8% para 0,02% e triplicou sua vida útil após o tratamento do quadril.
2, demanda na indústria: alta - A fabricação final depende muito da melhoria do tratamento térmico.
1. No campo aeroespacial, existem dois problemas: desempenho e peso.
As lâminas de turbinas nos motores de aeronaves precisam ser capazes de lidar com uma tensão de mais de 100MPa a uma temperatura de 1300 graus. As lâminas fundidas tradicionais usam a tecnologia de solidificação direcionada para ajustar a orientação dos grãos . 3 d lâminas impressas, por outro lado, precisam ser tratadas pelo térmico para fazer a mesma coisa. GE usou a tecnologia PBF L - para imprimir o bico de combustível do motor Leap. Isso otimiza a precipitação da fase através de solução sólida e tratamento de envelhecimento, que reduz o peso em 25% e aumenta a resistência à temperatura a 1100 graus.
2. Campo de equipamentos energéticos: padrões de confiabilidade em condições muito adversas
Por mais de 20 anos, os tubos de transferência de calor do gerador de vapor em unidades de energia térmica ultra supercríticas devem trabalhar em 620 graus e 31 MPa. Para corrigir o filme de óxido e as falhas incompletas de fusão entre as camadas impressas, as peças impressas em 3D precisam ser aquecidas. Uma empresa local usa tratamento de infiltração de alumínio a vácuo e superfície para fazer tubos de transferência de calor de liga GH1333 que são fortes o suficiente para exceder os regulamentos de segurança de energia nuclear (120MPa).
3. No campo dos implantes médicos, é preciso haver um equilíbrio entre biocompatibilidade e compatibilidade mecânica.
Para minimizar os efeitos da blindagem do estresse, os implantes ortopédicos da liga de titânio precisam ter a mistura certa de força e módulo elástico. O módulo elástico da prótese da articulação do quadril impressa em 3D pode ser reduzida de 110GPa para 80GPa, controlando o tecido bifásico + com tratamento térmico. Isso está mais próximo do módulo elástico do osso cortical humano (10-30GPa).
3, um exemplo comum: usando o tratamento térmico para melhorar a industrialização
Exemplo 1: Usando lâminas de turbinas a gás na indústria
A Siemens Energy emprega a tecnologia L - PBF para imprimir lâminas de turbinas a gás SGT-8000H. Eles aplicam os seguintes métodos de tratamento térmico para melhorar o desempenho:
Tratamento da solução: Mantenha a 1150 graus por 4 horas para dissolver a fase 'e aliviar o estresse de impressão residual.
Tratamento do tempo: mantenha 850 graus por 16 horas para fazer uma matriz com a fase Nano -}.
Tratamento do quadril: Densificação a 1200 graus /150 MPa para se livrar de falhas dentro.
Após o teste, a força de resistência à temperatura das lâminas tratadas aumentou 40% e sua taxa de fluência caiu 60%. Eles passaram no teste de vida equivalente de 5000 horas.
Caso 2: Verificando o desempenho dos tubos de revestimento para reatores nucleares
O Instituto de Pesquisa de Metal da Academia Chinesa de Ciências criou 3D - Tubos de revestimento de liga GH1333 impressos que atendem às necessidades de reatores rápidos que usam sódio para resfriá -los.
Recrestalização em uma certa direção: Para fazer uma estrutura de cristal colunar, passe por uma zona aquecida a 1250 graus a uma velocidade de 5 mm/min.
Oxidação Casal protetor: Após o tratamento térmico, pulverize o revestimento NICR CR3C2. Isso reduz a taxa de resistência a oxidação em 90% em um ambiente de vapor a 600 graus.
O desempenho anti -inchaço do tubo de revestimento em condições de acidente simulado é aumentado em 20% em comparação com os tubos extrudados típicos, fornecendo suporte tecnológico essencial para a localização do equipamento de energia nuclear de quarta geração.