Satu pasukan jurutera dari Massachusetts Institute of Technology melaporkan kaedah yang mudah dan murah untuk menyediakan bahan Inconel 718 bertetulang nanofiber seramik untuk digunakan dalam proses pembuatan aditif logam PBF. Pasukan penyelidik percaya bahawa kaedah mereka mengukuhkan serbuk logam bercetak 3D dengan wayar nano seramik juga boleh digunakan untuk menambah baik banyak bahan lain. Bahan utama untuk banyak aplikasi penting dalam pengeluaran aeroangkasa dan tenaga mestilah mampu menahan keadaan yang melampau seperti suhu tinggi dan tegasan tegangan tanpa kegagalan. Oleh itu, aloi super diperkukuh baharu yang dibangunkan oleh MIT ini mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang yang menuntut seperti prospek aeroangkasa.
"Membangunkan bahan yang lebih sesuai untuk persekitaran yang melampau sentiasa menjadi keperluan mendesak untuk kami, dan kami percaya pendekatan ini mempunyai implikasi untuk bahan lain pada masa hadapan," kata Ju Li, Profesor Kejuruteraan Nuklear Battelle Energy Alliance dan profesor di Jabatan MIT. Sains dan Kejuruteraan Bahan (DMSE). potensi besar."
Penyelidikan itu diterbitkan dalam edisi 5 April Pengilangan Aditif dalam kertas bertajuk "Mengukuhkan Inconel 718 yang dihasilkan secara aditif melalui pembentukan nanokarbid dan silisid dalam-situ," oleh Li dari Makmal Penyelidikan Bahan (MRL). Beliau adalah salah satu daripada tiga pengarang kertas yang sepadan. Dua lagi pengarang yang sepadan ialah Profesor Chen Wen dari Universiti Massachusetts Amherst dan Profesor A. John Hart dari Jabatan Kejuruteraan Mekanikal di Institut Teknologi Massachusetts.
gambar
Pautan ke kertas berkaitan:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?melalui peratus 3Dihub=
gambar
△Ringkasan gambar kertas
Penulis pertama bersama kertas kerja itu ialah postdocs Emre Tekoğlu dan Alexander O'Brien dari Jabatan Sains Nuklear dan Kejuruteraan (NSE) MIT; Alexander D. O'Brien, pelajar siswazah NSE; dan Liu dari UMass Amherst. sihat. Pengarang lain ialah Baoming Wang, postdoc DMSE di MIT; Sina Kavak dari Universiti Teknikal Istanbul; Penyelidik MRL Yong Zhang; pelajar siswazah DMSE So Yeon Kim; pelajar siswazah NSE Wang Shitong; dan Duygu Agaogullari dari Universiti Teknikal Istanbul. Penyelidikan ini disokong oleh Eni SpA melalui Inisiatif Tenaga MIT, Yayasan Sains Kebangsaan dan ARPA-E.
gambar
△Pengarang bersama pertama kertas penyelidikan ialah (dari kiri ke kanan): Jian Liu dari University of Massachusetts Amherst, dan Emre Tekoğlu dan Alexander O'Brien dari Massachusetts Institute of Technology.
prestasi yang lebih baik
Kaedah pasukan penyelidik adalah berdasarkan bahan Inconel 718, "aloi super" yang popular digunakan dalam aplikasi pembuatan aditif yang perlu menahan keadaan melampau seperti 700 darjah Celsius (kira-kira 1,300 darjah Fahrenheit). Pasukan itu menulis bahawa mereka mengisar serbuk Inconel 718 komersial dengan sejumlah kecil gentian nano seramik, menghasilkan salutan seragam nanoceramics pada permukaan zarah Inconel.
Serbuk yang terhasil kemudiannya digunakan untuk membuat bahagian dengan gabungan katil serbuk laser. Para penyelidik mendapati bahawa bahagian yang dibuat dengan serbuk baru mempunyai keliangan dan keretakan yang jauh lebih rendah daripada bahagian yang dibuat dengan Inconel718 sahaja. Dan ini, seterusnya, membawa kepada peningkatan kekuatan bahagian, yang menawarkan banyak kelebihan lain juga. Sebagai contoh, ia lebih mulur, atau boleh diregangkan, dan mempunyai ketahanan yang lebih baik terhadap sinaran dan beban suhu tinggi.
"Selain itu, proses pengukuhan itu sendiri adalah murah dan berfungsi dengan pencetak 3D sedia ada. Hanya gunakan serbuk kami dan anda akan mendapat prestasi yang lebih baik," kata Li.
Xu Song, penolong profesor di Universiti China Hong Kong yang tidak terlibat dalam kerja ini, mengulas: "Dalam kertas kerja ini, penulis mencadangkan kaedah baharu untuk mencetak komposit matriks logam aloi 718 berasaskan nikel yang diperkukuh oleh gentian nano seramik. proses pencairan laser mendorong Pembubaran in-situ seramik meningkatkan rintangan haba dan kekuatan Inconel718. Selain itu, pengukuhan in-situ mengurangkan saiz butiran dan menghapuskan kecacatan. Pencetakan 3D aloi logam masa hadapan, termasuk pengubahsuaian -tembaga pemantulan dan perencatan Patah superalloy, semuanya jelas boleh mendapat manfaat daripada teknologi ini."
gambar
△Pasukan penyelidik di Massachusetts Institute of Technology melaporkan kaedah yang mudah dan murah untuk menyediakan bahan tetulang utama untuk aplikasi penjanaan kuasa aeroangkasa dan nuklear. "Memerang" dan bentuk lain pada substrat bercetak dalam foto ini dicipta menggunakan teknologi baharu. Kredit foto: Alexander O'Brien
ruang baru yang besar
Prof. Li berkata: "Kerja ini boleh membuka ruang baharu yang besar untuk reka bentuk aloi, kerana lapisan aloi logam cetakan 3D ultranipis boleh disejukkan lebih cepat daripada komponen pukal yang dibuat menggunakan proses pemejalan leburan konvensional. Oleh itu, banyak peraturan komposisi kimia yang terpakai pada tuangan nampaknya tidak terpakai pada cetakan 3D jenis ini. Jadi kami mempunyai ruang komposisi yang lebih besar untuk meneroka penambahan logam asas pada seramik."
Emre Tekoğlu, salah seorang pengarang utama kertas penyelidikan itu, menambah: "Komposisi ini adalah salah satu yang pertama kami reka, jadi ia sangat mengujakan untuk mencapai keputusan ini dalam kehidupan sebenar. Masih terdapat banyak ruang untuk penerokaan . Kami akan terus meneroka Formulasi komposit Inconel baharu akhirnya telah membawa kepada pembangunan bahan yang boleh menahan persekitaran yang lebih ekstrem."
Seorang lagi pengarang utama, Alexander O'Brien, menyimpulkan: "Ketepatan dan skalabiliti yang didayakan oleh pencetakan 3D membuka kemungkinan dunia baharu untuk reka bentuk bahan. Keputusan kami di sini adalah langkah awal yang menarik dalam proses yang Pasti memberi impak besar pada reka bentuk nuklear masa depan, aeroangkasa dan semua pengeluaran tenaga.
