1 Força e tenacidade de alta temperatura
Na indústria aeroespacial, o desempenho do material é muito avaliado quanto à resistência e tenacidade sob situações de alta temperatura. Para a impressão 3D de metal, os materiais de alta temperatura devem ser capazes de sustentar resistência e resistência suficientes, mesmo em temperaturas muito altas - acima de 1000 graus C. Além do alto ponto de fusão da própria substância, isso exige uma estrutura cristalina e microestrutura estáveis. em altas temperaturas para evitar falhas causadas por deformação térmica ou fadiga térmica.
Por exemplo, o setor aeroespacial tem utilizado extensivamente ligas de alta temperatura à base de níquel, incluindo In625 e In718, devido à sua excelente resistência e tenacidade a altas temperaturas. Usando a tecnologia de impressão 3D de metal, essas ligas podem fabricar componentes com geometrias complexas, como pás de turbinas de motores e câmaras de combustão, que funcionam a temperaturas tremendas e exigem materiais com excelente desempenho em altas temperaturas.
2 Resistência à Oxidação e Corrosão
A reação entre os materiais e o oxigênio acelerará sob altas temperaturas, causando oxidação e corrosão. Para prolongar assim a vida útil dos componentes, os materiais de alta temperatura para impressão 3D de metal devem possuir grande resistência à oxidação e corrosão. O material deve desenvolver uma película de óxido estável a altas temperaturas para evitar que o oxigênio corroa ainda mais o material do substrato e assim melhorar o desempenho antioxidante. Materiais com resistência à corrosão devem manter bom desempenho em condições exigentes, incluindo alta temperatura, grande pressão e fluidos corrosivos.
O uso da tecnologia de impressão 3D de metal permite que os materiais frequentemente usados no setor aeroespacial, como ligas de titânio e aço inoxidável, sejam otimizados em sua microestrutura e melhorados em termos de resistência à oxidação e corrosão. Por exemplo, a excelente temperatura e resistência à corrosão da liga de titânio a tornam bastante comum no setor aeronáutico. Construções mais sofisticadas e complicadas possibilitadas pelas tecnologias de impressão 3D ajudam a aumentar a resistência à corrosão dos componentes.
3 Coeficiente de expansão térmica e estabilidade
Uma boa estabilidade térmica é outro requisito para materiais de alta temperatura para impressão 3D de metal; isto é, o desempenho do material não variará muito ao longo do tempo em altas temperaturas. Para evitar a perda de desempenho provocada pelo envelhecimento térmico, é necessário que o material tenha uma estrutura cristalina e uma composição química estáveis a altas temperaturas. Como influencia diretamente a estabilidade dimensional e a precisão da montagem dos componentes em altas temperaturas, o coeficiente de expansão térmica do material também é uma questão crucial em mente.
Nesse sentido, ligas de alta temperatura à base de níquel e ferro são bastante bem-sucedidas. Em altas temperaturas, apresentam não só baixo coeficiente de dilatação térmica, mas também grande estabilidade térmica, garantindo assim a estabilidade dimensional e a correta montagem dos componentes neste ambiente. Esses recursos tornam as ligas de alta temperatura à base de ferro e níquel a escolha ideal para impressão 3D de materiais metálicos de alta temperatura no setor aeroespacial.
4 Necessidades de pós-processamento e manuseio de materiais
Embora a tecnologia de impressão 3D de metal ofereça grande liberdade de design, o desempenho de processamento e as necessidades de pós-processamento dos materiais ainda precisam ser levados em consideração durante o processamento de materiais em alta temperatura. Altos pontos de fusão e baixa fluidez de materiais de alta temperatura exigem ótimos padrões para máquinas de impressão e parâmetros de processo. Assim, a fluidez superior do pó, as propriedades de fusão e solidificação, bem como a evolução previsível da microestrutura, são requisitos para a impressão 3D de materiais metálicos de alta temperatura.
Além disso, estão presentes necessidades bastante substanciais de pós-processamento para materiais de alta temperatura na impressão 3D de metal. São necessárias técnicas apropriadas de tratamento térmico para remover a tensão residual, maximizar a microestrutura e aumentar o desempenho, uma vez que os materiais de alta temperatura são sensíveis à deformação térmica e à fissuração a altas temperaturas. Entretanto, para componentes com formas geométricas complexas, o tratamento de superfície e os métodos de usinagem de precisão também ajudam a satisfazer os critérios de projeto.
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