Com es corroeix el superaliatge 625 a base de níquel?
L'Inconel 625 de superaliatge a base de níquel té excel·lents propietats mecàniques i resistència a la corrosió i s'ha utilitzat en aplicacions clau com ara la indústria aeroespacial i marina. Tanmateix, la seva mala processabilitat i els requisits de càrrega de deformació plàstica elevada sempre han preocupat els fabricants. Per tant, molts estudis han explorat la fabricació additiva d'Inconel 625 per superar aquests problemes. Investigadors de la Universitat de Porto a Portugal van resumir la tecnologia de deposició directa per làser (DLD) d'Inconel 625 i els seus materials compostos.
L'allargament de l'IN625 forjat escalfat a 760 graus va disminuir de manera anormal, tot i que els autors no van proporcionar cap motiu per a aquesta disminució. Tanmateix, la forta disminució observada de l'allargament de l'IN625 deformat es pot atribuir a la velocitat de tensió aplicada a la prova de tracció. Alguns autors esmenten aquest comportament per a aliatges similars provats a 600 graus. Diversos altres autors també van demostrar aquest comportament de les propietats de tracció durant assajos de tracció a temperatures similars.
Els elements de solut d'alta fusió (molibdè, niobi) tenen coeficients de difusió baixos a la matriu de níquel; per tant, la seva presència en la solució sòlida augmenta la resistència a la fluència de l'aliatge, mentre que el crom, tot i que té un coeficient d'enduriment menor, té un coeficient d'enduriment més baix per la seva presència a IN625. La fracció de pes elevat encara contribueix significativament a l'enfortiment de la solució sòlida. El carboni també és un element d'enfortiment de la solució sòlida eficaç i una font d'enfortiment de carbur primari i secundari. IN625 té una estructura de cristall cúbic centrat en la cara (FCC) similar a altres superaliatges a base de níquel que resisteix la transició de fase des de la temperatura ambient fins al punt de fusió. A més, l'estructura FCC té un índex més baix de processos d'activació tèrmica que influeixen en el fenomen de deformació de fluència. La resistència a la degradació de la superfície externa causada per l'oxidació i la corrosió tèrmica està controlada principalment per crom, alumini i titani. A causa de la forma complexa de la majoria de peces IN625, el sobremecanitzat juntament amb la naturalesa difícil de mecanitzar de l'aliatge va causar dificultats considerables durant el procés de fabricació. A més, la formació d'IN625 requereix una potència més gran durant el procés de conformació (aproximadament 4 vegades la de l'acer al carboni).
Forjat IN625 té propietats mecàniques elevades a temperatura ambient. Tanmateix, les seves propietats mecàniques a alta temperatura el diferencien dels acers de resistència equivalent. ASTM B443 especifica els requisits mínims per a xapa/placa i ASTM B564 especifica els requisits per a forja IN625. ASTM E8 i ISO 6892 són mètodes estàndard per a proves de tracció uniaxials de materials metàl·lics a temperatura ambient, mentre que ASTM E21 i ISO 6892 proporcionen mètodes per a proves de tracció de metalls a temperatures elevades per a la forja i AM IN625. Mètodes d'assaig estàndard ASTM E292 i ASTM E740 per determinar la resistència a la ruptura (alta temperatura) i la resistència residual de mostres dentades sota càrrega de tracció. Els mètodes de prova anteriors són adequats tant per a materials IN625 fabricats de manera convencional com per fabricats additivament. A més, en el cas de determinades proves (per exemple, proves contra ASTM E740), les proves de materials AM poden trobar certes limitacions, com ara el gruix de la mostra o la geometria de la mostra.
Durant els últims anys, hi ha hagut diversos esforços en AM de l'IN625 mitjançant DLD. La figura 2 ofereix una visió general de les propietats mecàniques informades en diversos estudis i també proporciona especificacions de rendiment mecànic per a l'IN625 de fabricació convencional com a referència. Totes les propietats que es mostren aquí no tenen tractament tèrmic posterior al processament.
DLD IN625 compleix/supera la resistència a la tracció (UTS), la resistència a la fluència (YS) i l'allargament (%) dels productes IN625 fabricats convencionalment. Tanmateix, l'IN625 fabricat additivament és generalment menys dúctil que l'IN625 fabricat convencionalment, amb valors d'allargament típics que oscil·len entre el 60% i el 65%. La construcció del DLD té percentatges més alts d'allargament inferior a les direccions UTS, YS i XY, i percentatges més baixos d'allargament més alt a les direccions UTS, YS i Z. El comportament isotròpic és evident en les propietats mecàniques de la construcció DLD. La majoria de les compilacions de DLD presenten UTS i YS dins de 820-880 MPa i 460-600 MPa, respectivament, en direcció XY (horitzontal) i 730-840 MPa i 370-510 MPa, respectivament, en la direcció Direcció Z (construir). En estudis recents, els valors d'allargament reportats oscil·laven entre el 29% i el 45% en la direcció XY i entre el 40% i el 56% en la direcció Z (construcció). La dependència direccional de les propietats s'atribueix principalment a l'estructura columnar característica produïda pel procés DLD, que provoca canvis en les propietats mecàniques en referència a la direcció de la càrrega de tracció durant les proves de tracció. La fase de Laves es forma al final de la solidificació i es distribueix entre les dendrites.
Comparant les propietats mecàniques de l'IN625 mitjançant la fusió selectiva per làser (SLM) i la deposició directa per làser (DLD), es va concloure que amb paràmetres adequats i tractament post-calor, DLD té una millor resistència i allargament de més del 40% en comparació amb les estructures SLM. També s'ha informat que les construccions DLD tenen un allargament i una resistència relativament menors (aproximadament un 30%) i canvis més petits en l'allargament en les direccions XY i Z en comparació amb les construccions SLM tractades amb calor amb un comportament anisotròpic mínim. gran.
