Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, laguntza etengabea bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Diapositiba bakoitzeko hiru artikulu erakusten dituzten graduatzaileak.Erabili atzeko eta hurrengo botoiak diapositibetan zehar mugitzeko, edo amaierako diapositiba kontroladorearen botoiak diapositiba bakoitzean mugitzeko.

ASTM A240 304 316 altzairu herdoilgaitzezko plaka lodi ertaina moztu eta pertsonalizatu daiteke Txinako fabrika-prezioa

Materialaren kalifikazioa: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Mota: Ferritikoa, Austenita, Martensita, Duplexa
Teknologia: Hotzean eta beroan ijetzita
Ziurtagiriak: ISO9001, CE, SGS urtero
Zerbitzua: Hirugarrenen probak
Bidalketa: 10-15 eguneko epean edo kantitatea kontuan hartuta

Altzairu herdoilgaitza ehuneko 10,5eko gutxieneko kromo edukia duen burdinazko aleazio bat da.Kromo edukiak kromo oxidozko film mehe bat sortzen du altzairuaren gainazalean, pasivazio geruza deritzona.Geruza honek altzairuaren gainazalean korrosioa gertatzea eragozten du;zenbat eta handiagoa izan altzairuan Kromo kantitatea, orduan eta handiagoa izango da korrosioarekiko erresistentzia.

Altzairuak beste elementu batzuk ere baditu, hala nola karbonoa, silizioa eta manganesoa.Korrosioarekiko erresistentzia (nikela) eta moldagarritasuna (molibdenoa) areagotzeko beste elementu batzuk gehi daitezke.

Karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoaren (HCMSS) portaera, gutxi gorabehera 22,5 vol.Kromo (Cr) eta vanadio (V) eduki handia duten karburoen % elektroi-sorta urtzearen bidez (EBM) finkatu zen.Mikroegitura martensita eta hondar austenita fasez osatuta dago, V altuko mikrometroa eta Cr altuko karburoak uniformeki banatuta daude eta gogortasuna nahiko altua da.CoF gutxi gorabehera % 14,1 jaisten da egoera egonkorreko karga handitzean materiala higatutako pistatik aurkako gorputzera transferitzearen ondorioz.Era berean tratatutako erreminta altzairu martensitikoekin alderatuta, HCMSS-ren higadura-tasa ia berdina da aplikatutako karga baxuetan.Higadura-mekanismo nagusia altzairu-matrizea urraduraz kentzea da, eta ondoren higadura-pistaren oxidazioaz gero, hiru osagaien higadura urratzailea karga gero eta handiagoarekin gertatzen den bitartean.Higadura-orbainaren azpian deformazio plastikoko eremuak zeharkako gogortasunaren mapak identifikatuta.Higadura-baldintzak handitzen diren heinean gertatzen diren fenomeno espezifikoak karburoaren pitzadura, banadio karburoaren haustura handia eta trokelaren pitzadura gisa deskribatzen dira.Ikerketa honek HCMSS fabrikazio gehigarriaren higadura-ezaugarriak argitzen ditu, ardatzetatik plastikozko injekzio-moldeetara bitarteko higadura-aplikazioetarako EBM osagaiak ekoizteko bidea eman dezakeena.
Altzairu herdoilgaitza (SS) aeroespazialean, automobilgintzan, elikaduran eta beste hainbat aplikaziotan oso erabilia den altzairu familia polifazetikoa da, korrosioarekiko erresistentzia handia eta propietate mekaniko egokiak direla eta1,2,3.Haien korrosioarekiko erresistentzia handia HC-n kromo-eduki handiari zor zaio (% 11,5 pisua baino gehiago), eta horrek gainazalean kromo-eduki handia duen oxido-filma sortzen laguntzen du1.Hala ere, altzairu herdoilgaitzezko kalifikazio gehienek karbono-eduki txikia dute, eta, beraz, gogortasun eta higadura-erresistentzia mugatua dute, eta ondorioz, higadurarekin lotutako gailuetan, hala nola lurreratzeko osagai aeroespazialetan, zerbitzu-bizitza murrizten da4.Normalean gogortasun baxua dute (180 eta 450 HV arteko tartean), bero-tratatutako altzairu herdoilgaitz martensitiko batzuek bakarrik dute gogortasun handia (700 HV arte) eta karbono eduki handia (% 1,2 pisura arte), eta horrek eragin dezake. martensita eratzea.1. Laburbilduz, karbono-eduki handiak eraldaketa martensitikoen tenperatura jaisten du, mikroegitura guztiz martensitikoa sortzea eta higadura erresistentea den mikroegitura bat eskuratzea ahalbidetuz, hozte-abiadura handietan.Altzairuzko matrizeari fase gogorrak (adibidez, karburoak) gehi daitezke trokelaren higadura-erresistentzia are gehiago hobetzeko.
Fabrikazio gehigarria (AM) sartzeak nahi den konposizioa, ezaugarri mikroegituralak eta propietate mekaniko hobeak dituzten material berriak sor ditzake5,6.Esaterako, hauts-ohearen urtzea (PBF), gehien merkaturatzen den soldadura gehigarriko prozesuetako bat, aurre-aleatutako hautsak jalkitzea dakar forma estuko piezak osatzeko hautsak urtuz, laserrak edo elektroi izpiak bezalako bero iturriak erabiliz7.Hainbat ikerketek erakutsi dute modu aditiboki mekanizatutako altzairu herdoilgaitzezko piezak tradizionalki egindako piezak gainditzen dituztela.Esaterako, prozesamendu gehigarrian jasandako altzairu herdoilgaitz austenitikoak propietate mekaniko hobeak dituztela frogatu da, mikroegitura finagoagatik (hau da, Hall-Petch erlazioak)3,8,9.AM tratatutako altzairu herdoilgaitz ferritikoen tratamendu termikoak haien pareko konbentzionalen antzeko propietate mekanikoak ematen dituzten prezipitazio gehigarriak sortzen ditu3,10.Erresistentzia eta gogortasun handiko fase biko altzairu herdoilgaitza onartua, prozesamendu gehigarriz prozesatua, non propietate mekaniko hobetuak mikroegituran kromo aberatsak diren fase intermetalikoei zor zaizkien11.Horrez gain, altzairu martensitiko eta PH altzairu herdoilgaitz gogortuen gehigarrien propietate mekaniko hobeak lor daitezke mikroegituran atxikitako austenita kontrolatuz eta mekanizazio eta tratamendu termikoko parametroak optimizatuz 3,12,13,14.
Orain arte, AM altzairu herdoilgaitz austenitikoen propietate tribologikoek beste altzairu herdoilgaitzek baino arreta handiagoa jaso dute.Laser urtzearen portaera tribologikoa 316L-rekin tratatutako hauts geruza batean (L-PBF) AM prozesatzeko parametroen arabera aztertu zen.Frogatuta dago porositatea gutxitzeak eskaneatzeko abiadura murriztuz edo laser potentzia handituz higadura erresistentzia hobetu dezakeela15,16.Li et al.17-ek hainbat parametrotan (karga, maiztasuna eta tenperatura) higadura lehorra probatu zuten eta giro-tenperaturaren higadura higadura-mekanismo nagusia dela erakutsi zuten, irristatze-abiadura eta tenperatura handitzeak oxidazioa sustatzen duen bitartean.Ondorioz, oxido-geruzak errodamenduaren funtzionamendua bermatzen du, marruskadura gutxitzen da tenperatura handitzean eta higadura-tasa handitzen da tenperatura altuagoetan.Beste ikerketa batzuetan, L-PBF tratatutako 316L matrize bati TiC18, TiB219 eta SiC20 partikulak gehitzeak higadura-erresistentzia hobetu zuen, lan gogortutako marruskadura-geruza trinko bat osatuz, partikula gogorren bolumen-frakzioa handituz.L-PBF12 tratatutako PH altzairuan eta SS11 duplex altzairuan oxido geruza babeslea ere ikusi da, eta horrek adierazten du atxikitako austenita beroaren ondorengo tratamenduaren bidez mugatzeak higadura erresistentzia hobetu dezakeela.Hemen laburbildu den bezala, literatura 316L SS seriearen errendimendu tribologikoan zentratzen da batez ere, eta, aldiz, datu gutxi dago karbono-eduki handiagoa duten martensitikoki aditiboki fabrikatutako altzairu herdoilgaitzezko serie baten etekin tribologikoari buruz.
Electron Beam Melting (EBM) L-PBF-ren antzeko teknika bat da, carburo erregogorrekin, hala nola banadio eta kromo karburo altuak bezalako mikroegiturak osatzeko, tenperatura eta eskaneaketa-tasa handiagoak lortzeko gaitasuna duelako 21, 22. Indarrean dagoen literatura aldo herdoilgaitzaren EBM prozesatzeari buruz. altzairua, batez ere, ELM prozesatzeko parametro optimoak zehazten du, pitzadurarik eta pororik gabeko mikroegitura bat lortzeko eta propietate mekanikoak hobetzeko23, 24, 25, 26, EBM tratatutako altzairu herdoilgaitzaren propietate tribologikoak lantzen dituen bitartean.Orain arte, ELRrekin tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoen higadura-mekanismoa baldintza mugatuetan aztertu da, eta deformazio plastiko larria gertatzen dela jakinarazi da urratzaile (lixa-proba), lehor eta lokatz-higadura-baldintzetan27.
Azterketa honek ELRrekin tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoen higadura-erresistentzia eta marruskadura-propietateak ikertu ditu jarraian deskribatzen diren irristatze-baldintza lehorrean.Lehenik eta behin, mikroegitura-ezaugarriak ekorketa-mikroskopia elektronikoa (SEM), energia barreiatzeko X izpien espektroskopia (EDX), X izpien difrakzioa eta irudien analisia erabiliz ezaugarritu ziren.Metodo hauekin lortutako datuak, gero, portaera tribologikoaren behaketak egiteko oinarri gisa erabiltzen dira karga ezberdinen pean lehorreko elkarrekiko saiakuntzen bidez, eta, azkenik, higatutako gainazaleko morfologia aztertzen da SEM-EDX eta laser profilmetroen bidez.Higadura-tasa kuantifikatu eta antzeko tratatutako erreminta altzairu martensitikoekin alderatu zen.Hau SS sistema hau tratamendu mota bereko higadura-sistemekin alderatzeko oinarri bat sortzeko egin zen.Azkenik, higadura-ibilbidearen ebakidura-mapa bat erakusten da, ukipenean gertatzen den deformazio plastikoa agerian uzten duen gogortasunaren mapa-algoritmo baten bidez.Kontuan izan behar da ikerketa honetako proba tribologikoak material berri honen propietate tribologikoak hobeto ezagutzeko egin direla, eta ez aplikazio zehatz bat simulatzeko.Ikerketa honek gehigarriki ekoitzitako altzairu herdoilgaitz martensitiko berri baten propietate tribologikoak hobeto ulertzen laguntzen du ingurune gogorretan funtzionatzea eskatzen duten higadura-aplikazioetarako.
Vibenite® 350 markapean ELRrekin tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoko (HCMSS) laginak garatu eta hornitu zituen VBN Components AB, Suedia.Laginaren konposizio kimiko nominala: 1,9 C, 20,0 Cr, 1,0 Mo, 4,0 V, 73,1 Fe (% pisua).Lehenik eta behin, labaintze-ale lehorrak (40 mm × 20 mm × 5 mm) lortutako ale angeluzuzenetatik (42 mm × 22 mm × 7 mm) egin ziren deskarga elektrikoko mekanizazioa (EDM) erabiliz tratamendu osteko tratamendu termikorik gabe.Ondoren, laginak 240 eta 2400 R bitarteko ale-tamaina duen SiC lixa-paperarekin segidan xehatu ziren, 0,15 μm inguruko gainazaleko zimurtasuna (Ra) lortzeko.Horrez gain, karbono handiko erreminta altzairu martensitikoko (HCMTS) EBM tratatutako aleak 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 W, 4,0 V, 85,5 Fe (% pisua) konposizio kimiko nominalarekin (komertzialki ezagunak dira. Vibenite® 150) Era berean prestatuta ere.HCMTS-k % 8 karburo ditu bolumenean eta HCMSS higadura-tasa datuak alderatzeko soilik erabiltzen da.
HCMSS-ren mikroegiturazko karakterizazioa Oxford Instruments-eko XMax80 detektagailu energetiko barreiatzeko X izpien (EDX) XMax80 detektagailuz hornitutako SEM (FEI Quanta 250, AEB) erabiliz egin da.3500 µm2 zuten ausazko hiru fotomikrografia egin ziren elektroi atzera barreiatuta (BSE) moduan eta, ondoren, irudien analisia (ImageJ®)28 erabiliz aztertu ziren, eremu-frakzioa (hau da, bolumen-frakzioa), tamaina eta forma zehazteko.Behatutako morfologia ezaugarria dela eta, azalera-frakzioa bolumen-frakzioaren berdina hartu da.Horrez gain, karburoen forma-faktorea kalkulatzen da forma-faktorearen ekuazioa (Shfa) erabiliz:
Hemen Ai karburoaren azalera (µm2) da eta Pi karburoaren perimetroa (µm)29.Faseak identifikatzeko, hautsaren X izpien difrakzioa (XRD) X izpien difraktometro baten bidez (Bruker D8 Discover LynxEye 1D strip detektagailu batekin) Co-Kα erradiazioarekin (λ = 1,79026 Å).Eskaneatu lagina 2θ tartean 35°-tik 130°-ra 0,02°-ko pauso-tamainarekin eta 2 segundoko pauso-denborarekin.XRD datuak Diffract.EVA softwarearen bidez aztertu ziren, 2021ean datu-base kristalografikoa eguneratu zuena. Horrez gain, Vickers gogortasun-probatzailea (Struers Durascan 80, Austria) erabili zen mikrogogortasuna zehazteko.ASTM E384-17 30 arauaren arabera, metalografikoki prestatutako laginetan 30 inprimaketa egin ziren 0,35 mm-ko gehikuntzan 10 s 5 kgf-tan.Egileek HCMTS31-ren ezaugarri mikroegituralak ezaugarritu dituzte aurretik.
Bola-plakako tribometroa (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, AEB) erabili zen higadura lehorreko aldakorren probak egiteko, eta horren konfigurazioa beste leku batean zehazten da31.Proba parametroak hauek dira: 32 ASTM G133-05 arauaren arabera, karga 3 N, maiztasuna 1 Hz, trazua 3 mm, iraupena 1 ordu.Kontrapisu gisa erabili ziren aluminio oxidozko bolak (Al2O3, zehaztasun klase 28/ISO 3290) 10 mm-ko diametroa 1500 HV inguruko makrogogortasuna eta 0,05 µm inguruko gainazaleko zimurtasuna (Ra) batekin. .Balantzea aukeratu zen, orekatzearen ondorioz gerta daitezkeen oxidazioaren ondorioak saihesteko eta higadura baldintza gogorretan aleen higadura-mekanismoak hobeto ezagutzeko.Kontuan izan behar da proba-parametroak 8. Erref.ko berberak direla, higadura tasaren datuak dauden ikerketekin alderatzeko.Horrez gain, 10 N-ko karga duten elkarrekiko proba batzuk egin ziren karga handiagoetan errendimendu tribologikoa egiaztatzeko, beste proba-parametroak konstante mantendu ziren bitartean.Hertz-en arabera hasierako ukipen-presioak 7,7 MPa eta 11,5 MPa dira 3 N eta 10 N-tan, hurrenez hurren.Higadura-proban, marruskadura-indarra 45 Hz-ko maiztasunean erregistratu da eta batez besteko marruskadura-koefizientea (CoF) kalkulatu da.Karga bakoitzeko, hiru neurketa egin dira giro baldintzetan.
Higadura-ibilbidea goian deskribatutako SEM erabiliz aztertu zen, eta EMF azterketa Aztec Acquisition higadura-azalera aztertzeko softwarea erabiliz egin zen.Parekatutako kuboaren azalera higatua mikroskopio optiko baten bidez aztertu zen (Keyence VHX-5000, Japonia).Ukipenik gabeko laser profilagailu batek (NanoFocus µScan, Alemania) higadura-marka eskaneatu zuen ±0,1 µm-ko bereizmen bertikalarekin z ardatzean eta 5 µm x eta y ardatzetan zehar.Higadura orbainaren gainazaleko profil mapa Matlab®-n sortu zen, profilaren neurketetatik lortutako x, y, z koordenatuak erabiliz.Azalera-profilaren mapatik ateratako higadura-ibilbide bertikalaren hainbat profil erabiltzen dira higadura-bidean higadura-bolumen-galera kalkulatzeko.Bolumen-galera alanbre-profilaren batez besteko ebakidura-eremuaren eta higadura-bidearen luzeraren produktu gisa kalkulatu zen, eta metodo honen xehetasun gehigarriak lehenago deskribatu dituzte egileek33.Hemendik aurrera, higadura-tasa espezifikoa (k) formula honetatik lortzen da:
Hona hemen V higaduraren ondoriozko bolumen-galera (mm3), W aplikatutako karga (N), L irristatze distantzia (mm) eta k higadura-tasa espezifikoa (mm3/Nm)34.HCMTSrako marruskadura-datuak eta azalera-profilaren mapak material osagarrian sartzen dira (S1 eta S2 irudi osagarriak) HCMSS higadura-tasak alderatzeko.
Ikerketa honetan, higadura-bidearen zeharkako gogortasun-mapa bat erabili zen higadura-eremuaren deformazio plastikoaren portaera (hau da, ukipen-presioaren ondorioz lanaren gogortzea) erakusteko.Leundutako laginak ebaketa-makina batean (Struers Accutom-5, Austria) aluminio oxidozko ebaketa-gurpil batekin moztu eta 240-4000 P-ra bitarteko SiC lixa-paperekin leundu ziren laginen lodieran zehar.Mikrogogortasuna neurtzea 0,5 kgf 10 s eta 0,1 mm distantziara ASTM E348-17-ren arabera.Inprimaketak 1,26 × 0,3 mm2-ko sare angeluzuzen batean jarri ziren, gutxi gorabehera 60 µm-ra gainazalaren azpian (1. irudia) eta, ondoren, gogortasun-mapa bat errendatu zen beste nonbait azaldutako Matlab® kodea erabiliz35.Horrez gain, higadura-eremuaren sekzioko mikroegitura aztertu zen SEM erabiliz.
Higadura-markaren eskema (a) sekzioaren kokapena erakusten duena eta (b) sekzioan identifikatutako marka erakusten duen gogortasunaren maparen mikrografia optiko bat.
ELParekin tratatutako HCMSS mikroegiturak matrize batez inguratutako karburo sare homogeneo batez osatuta dago (2a, b. irudiak).EDX azterketak erakutsi zuen karburo grisak eta ilunak kromo eta banadio aberatsak diren karburoak zirela, hurrenez hurren (1. taula).Irudien analisitik kalkulatuta, karburoen bolumen-frakzioa % 22,5 ~ dela estimatzen da (% 18,2 kromo karburo altuak eta % 4,3 banadio karburo altua).Desbideratze estandarrak dituzten aleen batez besteko tamainak 0,64 ± 0,2 µm eta 1,84 ± 0,4 µm dira V eta Cr karburo aberatsetarako, hurrenez hurren (2c, d irudiak).V altuko karburoak borobilagoak izan ohi dira 0,88 ± 0,03 inguruko forma-faktorearekin (± SD) 1etik hurbil dauden forma-faktorearen balioak karburo biribilei dagozkielako.Aitzitik, kromo-karburo altuak ez dira guztiz biribilak, 0,56 ± 0,01 inguruko forma-faktorearekin, aglomerazioaren ondorioz izan daitekeena.Martensita (α, bcc) eta atxikitako austenita (γ', fcc) difrakzio gailurrak detektatu ziren HCMSS X izpien ereduan 2e irudian erakusten den moduan.Horrez gain, X izpien ereduak karburo sekundarioen presentzia erakusten du.Kromo handiko karburoak M3C2 eta M23C6 motako karburo gisa identifikatu dira.Literaturaren datuen arabera, VC karburoen 36,37,38 difrakzio gailurrak ≈43° eta 63°-tan erregistratu ziren, VC gailurrak kromo aberatseko karburoen M23C6 gailurrek ezkutatuta zeudela iradokiz (2e. irudia).
EBL-rekin tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoko mikroegitura (a) handitze baxuan eta (b) handipen handian, kromo eta banadio aberatsak diren karburoak eta altzairu herdoilgaitzezko matrizea (elektroiaren atzerako dispertsio modua) erakusten duena.Kromo handiko (c) eta banadiozko (d) karburoen aleen tamainaren banaketa erakusten duten barra grafikoak.X izpien ereduak martensita, atxikitako austenita eta karburoen presentzia erakusten du mikroegituran (d).
Batez besteko mikrogogortasuna 625,7 + 7,5 HV5 da, eta tratamendu termikorik gabeko altzairu herdoilgaitz martensitiko (450 HV)1 konbentzionalki prozesatutakoaren aldean gogortasun handia erakusten du.V altuko karburoen eta Cr altuko karburoen nanoindentazio gogortasuna 12 eta 32,5 GPa39 eta 13-22 GPa40 artekoa dela jakinarazi dute, hurrenez hurren.Horrela, ELPrekin tratatutako HCMSS-en gogortasun handia karbono-eduki handiari zor zaio, eta horrek karburo-sare bat sortzea sustatzen du.Horrela, ELPrekin tratatutako HSMSSak mikroegiturazko ezaugarri onak eta gogortasuna erakusten ditu tratamendu posttermiko gehigarririk gabe.
3 N eta 10 N-ko laginetarako batez besteko marruskadura koefizientearen (CoF) kurbak 3. irudian aurkezten dira, gutxieneko eta gehienezko marruskadura-balioen tartea itzal zeharrargiarekin markatzen da.Kurba bakoitzak hasierako fase bat eta egoera egonkorreko fase bat erakusten ditu.Run-in fasea 1,2 m-ra amaitzen da 0,41 ± 0,24,3 N-ko CoF (±SD) eta 3,7 m-ra 0,71 ± 0,16,10 N-ko CoF batekin, marruskadura gelditzen denean fase egonkorrean sartu aurretik.ez da azkar aldatzen.Kontaktu-eremu txikia eta hasierako deformazio plastiko zakarra dela eta, marruskadura-indarra azkar handitu zen 3 N eta 10 N-tan marruskadura-indarra azkar handitu zen 3 N eta 10 N-tan, non marruskadura-indar handiagoa eta irristatze-distantzia handiagoa gertatu zen 10 N-tan, eta hori izan daiteke. izan ere, 3 N-rekin alderatuta, gainazaleko kaltea handiagoa da.3 N eta 10 N-rako, fase geldikorreko CoF balioak 0,78 ± 0,05 eta 0,67 ± 0,01 dira, hurrenez hurren.CoF ia egonkorra da 10 N-tan eta pixkanaka handitzen da 3 N-tan. Literatura mugatuan, L-PBF tratatutako altzairu herdoilgaitzaren CoF-a aplikatutako karga baxuko erreakzio-gorputz zeramikoekin alderatuta 0,5 eta 0,728, 20, 42 bitartekoa da, hau da. adostasun ona ikerketa honetan neurtutako CoF balioekin.Egoera egonkorrean karga handitzen den heinean CoF-aren beherakada (% 14,1 inguru) higaturiko gainazalaren eta kontrapartearen arteko interfazean gertatzen den gainazalaren degradazioari egotz daiteke, hurrengo atalean gehiago eztabaidatuko den gainazalaren analisiaren bidez. gastatutako laginak.
ELPrekin tratatutako VSMSS aleen marruskadura-koefizienteak 3 N eta 10 N-ko labain-bideetan, fase geldi bat markatzen da kurba bakoitzeko.
HKMS-en (625,7 HV) higadura-tasa espezifikoak 6,56 ± 0,33 × 10–6 mm3/Nm eta 9,66 ± 0,37 × 10–6 mm3/Nm 3 N eta 10 N-tan, hurrenez hurren (4. irudia).Horrela, higadura-tasa handitzen da karga handitzen den heinean, eta hori bat dator L-PBF eta PH SS17,43-rekin tratatutako austenitari buruz dauden ikerketekin.Baldintza tribologiko berdinetan, 3 N-ko higadura-tasa L-PBF-rekin tratatutako altzairu herdoilgaitz austenitikoaren bosten bat ingurukoa da (k = 3,50 ± 0,3 × 10–5 mm3/Nm, 229 HV), aurreko kasuan bezala. .8. Horrez gain, HCMSS-ren higadura-tasa 3 N-tan ohiko mekanizatutako altzairu herdoilgaitz austenitikoak baino nabarmen txikiagoa izan zen eta, bereziki, oso isotropo prentsatuak baino handiagoa (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 mm3)./Nm, 176 HV) eta fundituta (k = 4,70 ± 0,3 × 10–5 mm3/Nm, 156 HV) mekanizatutako altzairu herdoilgaitz austenitikoa, 8, hurrenez hurren.Literaturako ikerketa hauekin alderatuta, HCMSS-ren higadura-erresistentzia hobetzea karbono-eduki handiari eta eratutako karburo-sareari egozten zaio, eta ondorioz mekanizatutako mekanizazio gehigarriko altzairu herdoilgaitz austenitikoak ohiko mekanizatutakoak baino gogortasun handiagoa du.HCMSS proben higadura-tasa gehiago aztertzeko, antzeko mekanizatutako karbono handiko erreminta altzairu martensitiko bat (HCMTS) ale bat (790 HV-ko gogortasuna duena) antzeko baldintzetan (3 N eta 10 N) probatu zen, alderatzeko;Material osagarria HCMTS Surface Profile Map da (S2 irudi osagarria).HCMSS-ren higadura-tasa (k = 6,56 ± 0,34 × 10–6 mm3/Nm) HCMTS-ren ia berdina da 3 N-tan (k = 6,65 ± 0,68 × 10–6 mm3/Nm), eta horrek higadura erresistentzia bikaina adierazten du. .Ezaugarri hauek HCMSSren mikroegiturazko ezaugarriei egozten zaizkie batez ere (hau da, karburo-eduki handia, tamaina, forma eta matrizean karburo partikulen banaketa, 3.1 atalean deskribatzen den moduan).Aurrez jakinarazi bezala31,44, karburoaren edukiak higadura-orbainaren zabaleran eta sakoneran eta higadura mikro-urrasiboaren mekanismoan eragiten du.Hala ere, karburoaren edukia ez da nahikoa trokela 10 N-tan babesteko, eta ondorioz, higadura handiagoa da.Hurrengo atalean, higadura-azaleren morfologia eta topografia erabiltzen da HCMSS-en higadura-tasa eragiten duten azpiko higadura- eta deformazio-mekanismoak azaltzeko.10 N-tan, VCMSS-ren higadura-tasa (k = 9,66 ± 0,37 × 10–6 mm3/Nm) VKMTS-arena baino handiagoa da (k = 5,45 ± 0,69 × 10–6 mm3/Nm).Aitzitik, higadura-tasa horiek nahiko altuak dira oraindik: antzeko proba-baldintzetan, kromoan eta estelitean oinarritutako estalduren higadura-tasa HCMSS-ena baino txikiagoa da45,46.Azkenik, aluminaren gogortasun handia dela eta (1500 HV), elkartze-higadura-tasa arbuiagarria izan zen eta aleetatik aluminiozko boletara material-transferentziaren zantzuak aurkitu ziren.
Higadura espezifikoa karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoa (HMCSS) mekanizazioan, karbono handiko erreminta altzairu martensitikoa (HCMTS) eta L-PBF, galdaketa eta prentsa isotropo handiko (HIP) altzairu herdoilgaitz austenitikoa (316LSS) mekanizazioa hainbat aplikaziotan. abiadurak kargatzen dira.Sakabanatze grafikoak neurketen desbideratze estandarra erakusten du.Altzairu herdoilgaitz austenitikoen datuak 8tik hartu dira.
Kromoa eta estelita bezalako estaldura gogorrek mekanizatutako aleazio-sistemek baino higadura-erresistentzia hobea eskain dezaketen arren, mekanizazio gehigarriak (1) mikroegitura hobetu dezake, batez ere dentsitate askotako materialen kasuan.amaierako zatian eragiketak;eta (3) gainazaleko topologia berriak sortzea, hala nola, errodamendu fluidodinamiko integratuak.Horrez gain, AM-k diseinu geometrikoaren malgutasuna eskaintzen du.Azterketa hau bereziki berritzailea eta garrantzitsua da, ezinbestekoa baita garatu berri diren metalezko aleazio hauen higadura-ezaugarriak argitzea EBMrekin, eta horretarako egungo literatura oso mugatua da.
Higatutako gainazalaren morfologia eta higatutako laginen morfologia 3 N-tan agertzen dira.5, non higadura mekanismo nagusia urradura eta ondoren oxidazioa den.Lehenik eta behin, altzairuzko substratua plastikoki deformatu eta gero kendu egiten da 1 eta 3 µm arteko sakonera duten zirrikituak sortzeko, gainazaleko profilean (5a. irudia).Etengabeko irristatzeak sortzen duen marruskadura-beroaren ondorioz, kendutako materiala sistema tribologikoaren interfazean geratzen da, kromo eta banadio karburo altuak inguratzen dituzten burdin oxido handiko uharte txikiz osatutako geruza tribologikoa osatuz (5b irudia eta 2. taula).), L-PBF15,17-rekin tratatutako altzairu herdoilgaitz austenitikorako ere jakinarazi zen bezala.irudian.5c-k higadura-orbainaren erdialdean oxidazio bizia erakusten du.Horrela, marruskadura-geruzaren eraketa errazten da marruskadura-geruza (hau da, oxido-geruza) suntsitzeak (5f. irudia) edo materiala kentzea mikroegituraren barruko gune ahuletan gertatzen da, eta horrela materiala kentzea azkartzen da.Bi kasuetan, marruskadura-geruzaren suntsiketak interfazean higadura-produktuak sortzea dakar, eta hori izan daiteke 3N egoera egonkorrean CoF-a handitzeko joeraren arrazoia (3. irudia).Horrez gain, higadura-bidean oxidoek eta higadura-partikula solteek eragindako hiru zatiko higaduraren zantzuak daude, azken finean, substratuan mikro-marradurak sortzea dakar (5b, e)9,12,47.
ELParekin 3 N-tan tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoaren higadura-azaleren morfologiaren gainazaleko profila (a) eta fotomikrografiak (b-f), higadura-markaren ebakidura BSE moduan (d) eta higaduraren mikroskopia optikoa. azalera 3 N (g) alumina esferetan.
Altzairuzko substratuan eratutako irristatze-bandak, higaduraren ondoriozko deformazio plastikoa adierazten dutenak (5e. irudia).L-PBFrekin tratatutako SS47 altzairu austenitikoen higadura-portaeraren azterketan ere antzeko emaitzak lortu ziren.Banadioan aberatsak diren karburoen birorientazioak altzairu-matrizearen deformazio plastikoa ere adierazten du irristatzean (5e. irudia).Higadura-markaren gurutze-sekzioaren mikrografiek mikroarrailez inguratutako hobi biribil txikien presentzia erakusten dute (5d. irud.), gainazaletik gertu deformazio plastiko handiegiaren ondorioz izan daitezkeenak.Aluminio oxidoko esferetara materialaren transferentzia mugatua zen, esferak osorik mantentzen ziren bitartean (5g. irudia).
Laginen higaduraren zabalera eta sakonera handitu egin zen karga handituz (10 N-tan), gainazaleko topografia mapan (6a. irudia).Urradura eta oxidazioa dira oraindik higadura-mekanismo nagusiak, eta higadura-pistan mikro-marradura kopurua handitzeak adierazten du hiru zatiko higadura ere gertatzen dela 10 N-tan (6b. irudia).EDX azterketak burdinean aberatsak diren oxido uharteen eraketa erakutsi zuen.Espektroetako Al gailurrek konfirmatu zuten substantzia kontrapartetik laginaren transferentzia 10 N-tan gertatu zela (6c. irudia eta 3. taula), 3 N-tan behatu ez zen bitartean (2. taula).Hiru gorputzen higadura oxido uharteetako eta analogoetako higadura partikulek eragiten dute, non EDX analisi zehatzak analogoetatik material garraiatzea agerian utzi baitu (S3 irudi osagarria eta S1 taula).Oxido uharteen garapena hobi sakonekin lotuta dago, 3N-n ere ikusten dena (5. irudia).Karburoen pitzadura eta zatiketa 10 N Cr-n aberatsak diren karburoetan gertatzen dira batez ere (6e, f. irudia).Gainera, V altuko karburoek inguruko matrizea maluta eta higatzen dute, eta horrek hiru zatiko higadura eragiten du.V altuko karburoaren tamaina eta forma antzeko hobi bat ere agertu zen (zirkulu gorriz nabarmenduta) pistaren zeharkako sekzioan (ikus karburoaren tamaina eta forma analisia. 3.1), V altua dela adieraziz. V karburoa 10 N-tan ezaba daiteke matrizea. V altuko karburoen forma biribilak tira-efektuari laguntzen dio, Cr altuko karburo aglomeratuak pitzatzeko joera duten bitartean (6e, f. irudia).Porrotaren portaera honek matrizeak deformazio plastikoa jasateko duen gaitasuna gainditu duela adierazten du eta mikroegiturak ez duela talka-erresistentzia nahikoa ematen 10 N-tan. Gainazaleko pitzadura bertikalak (6d. irudia) irristatzean gertatzen den deformazio plastikoaren intentsitatea adierazten du.Karga handitzen den heinean higatutako pistatik alumina bolara materialaren transferentzia gertatzen da (6g. irudia), egoera egonkorra izan daiteke 10 N-tan. CoF balioak gutxitzearen arrazoi nagusia (3. irudia).
Karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoaren (a) eta fotomikrografiak (b-f) 10 N-tan tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitzezko higaduraren (b-f), higadura-pistaren zeharkako sekzioa BSE moduan (d) eta mikroskopio optikoko azalera. alumina esfera 10 N-tan (g).
Higadura irristagarrian, gainazala antigorputzak eragindako konpresio- eta zizaila-esfortzuak jasaten ditu, eta, ondorioz, deformazio plastiko nabarmena sortzen da higatutako gainazalean34,48,49.Hori dela eta, deformazio plastikoaren ondorioz gainazalaren azpian lan gogortzea gerta daiteke, material baten higadura-portaera zehazten duten higadura- eta deformazio-mekanismoetan eraginez.Hori dela eta, azterketa honetan zeharkako gogortasunaren mapak (2.4 atalean zehazten den bezala) egin dira higadura-bidearen azpian deformazio plastikoko zona (PDZ) garapena kargaren arabera.Aurreko ataletan esan bezala, higadura arrastoaren azpian deformazio plastikoaren zantzu argiak ikusi zirenez (5d, 6d irud.), batez ere 10 N-tan.
irudian.7. Irudiak 3 N eta 10 N-tan tratatutako HCMSS-ren higadura-marken zeharkako gogortasun diagramak erakusten ditu. Azpimarratzekoa da gogortasun-balio horiek indize gisa erabili zirela lanaren gogortzearen eragina ebaluatzeko.Higadura-markaren azpian dagoen gogortasunaren aldaketa 667-tik 672 HV-ra 3 N-ra dago (7a. irudia), lanaren gogortzea arbuiagarria dela adierazten du.Ustez, mikrogogortasun maparen bereizmen txikia dela eta (hau da, marken arteko distantzia), aplikatutako gogortasuna neurtzeko metodoak ezin izan ditu gogortasunaren aldaketarik hauteman.Aitzitik, 677 eta 686 HV arteko gogortasun-balioak dituzten PDZ eremuak 118 µm-ko gehienezko sakonera eta 488 µm-ko luzera zuten 10 N-tan ikusi ziren (7b. irudia), higadura-pistaren zabalerarekin erlazionatzen dena ( 6a) irudia).L-PBFrekin tratatutako SS47-ren higadura-azterketa batean PDZ tamaina aldakuntzari buruzko antzeko datuak kargarekin aurkitu ziren.Emaitzek erakusten dute atxikitako austenita presentziak gehigarriki fabrikatutako 3, 12, 50 altzairuen harikortasunean eragiten duela eta atxikitako austenita martensita bihurtzen dela deformazio plastikoan (fase-eraldaketaren efektu plastikoa), eta horrek altzairuaren lan-gogotzea hobetzen du.altzairua 51. VCMSS laginak lehen aipatu dugun X izpien difrakzio-ereduaren arabera (2e. irudia) atxikitako austenita zeukanez, mikroegituran atxikitako austenita kontaktuan zehar martensita bihur zitekeela iradoki zen, horrela PDZren gogortasuna areagotuz ( 7b. irudia.Horrez gain, higadura-bidean (5e, 6f. irudiak) gertatzen den irristatzearen eraketak dislokazio-irristamenduak eragindako deformazio plastikoa ere adierazten du irristatze-kontaktuan ebakidura-tentsioaren eraginez.Hala ere, 3 N-tan eragindako ebakidura-tentsioa ez zen nahikoa dislokazio-dentsitate handia sortzeko edo erabilitako metodoak ikusitako austenita atxikitako martensita bihurtzeko, beraz, lan-gogotzea 10 N-tan bakarrik ikusi zen (7b. irudia).
3 N (a) eta 10 N (b) deskarga elektrikoko mekanizazioaren bidez karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoen higadura-bideen zeharkako gogortasun diagramak.
Ikerketa honek ELRrekin tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitiko berri baten higadura-portaera eta ezaugarri mikroegituralak erakusten ditu.Higadura lehorreko probak hainbat kargaren azpian irristatzean egin ziren, eta higatutako laginak mikroskopia elektronikoa, laser profilometroa eta higadura-bideen sekzioen gogortasun-mapak erabiliz aztertu ziren.
Mikroegiturazko analisiak kromo (~% 18,2 karburo) eta banadio (~% 4,3 karburo) eduki handia duten karburoen banaketa uniformea ​​erakusten du martensita eta atxikitako austenita-matrize batean, mikrogogortasun nahiko altuarekin.Higadura-mekanismo nagusiak higadura eta oxidazioa dira karga baxuetan, eta V altuko karburo luzatuek eta ale solteen oxidoek eragindako hiru gorputzeko higadurak ere karga gero eta handiagoan higatzen laguntzen du.Higadura-tasa L-PBF eta ohiko mekanizatutako altzairu herdoilgaitz austenitikoak baino hobea da, eta EBM mekanizatutako erreminta altzairuen antzekoa ere karga baxuetan.CoF balioa murrizten da karga handitzen denean materiala kontrako gorputzera transferitzearen ondorioz.Zeharkako gogortasunaren maparen metodoa erabiliz, deformazio plastikoaren eremua higadura-markaren azpian agertzen da.Matrizean ale-finketa eta fase-trantsizio posibleak gehiago iker daitezke elektroien atzerako dispertsioaren difrakzioa erabiliz, lanaren gogortzearen ondorioak hobeto ulertzeko.Mikrogogortasun-maparen bereizmen baxuak ez du higadura-eremuaren gogortasuna bistaratzen ahalbidetzen aplikatutako karga baxuetan, beraz, nanokoskadurak bereizmen handiagoko gogortasun-aldaketak eman ditzake metodo bera erabiliz.
Ikerketa honek ELRrekin tratatutako karbono handiko altzairu herdoilgaitz martensitiko berri baten higadura-erresistentzia eta marruskadura-propietateen azterketa integrala aurkezten du lehen aldiz.AM-ren diseinu geometrikoaren askatasuna eta AM-rekin mekanizazio-urratsak murrizteko aukera kontuan hartuta, ikerketa honek bide eman dezake material berri hau ekoizteko eta higadurarekin lotutako gailuetan erabiltzeko, ardatzetatik hozte kanal konplikatua duten plastikozko injekzio-moldeetaraino.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, vol.255 (American Society of Aeronautics and Astronautics, 2018).
Bajaj, P. et al.Altzairua fabrikazio gehigarrian: bere mikroegitura eta propietateen berrikuspena.alma mater.zientzia.proiektua.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. eta Passeggio, F. EN 3358 altzairu herdoilgaitzezko osagai aeroespazialen higadura-azalera kalteak irristatzean.Anaitasuna.Ed.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Debroy, T. et al.Metalezko osagaien fabrikazio gehigarria - Prozesua, egitura eta errendimendua.programazioa.alma mater.zientzia.92, 112–224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. eta Emmelmann S. Metalen gehigarrien ekoizpena.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM International.Fabrikazio gehigarrirako teknologiarako terminologia estandarra.Ekoizpen azkarra.Irakasle laguntzailea.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.316L altzairu herdoilgaitzaren propietate mekanikoak eta tribologikoak - laser urtze selektiboa, prentsa beroa eta ohiko galdaketaren konparazioa.Gehitu.fabrikatzailea.16, 81–89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T. eta Pham, MS Mikroegituraren ekarpena 316L altzairu herdoilgaitzezko lehorreko higadura-mekanismoei eta anisotropiari eginiko ekarpena.alma mater.abendu.196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. eta Tatlock GJ Laser urtze selektiboaren bidez lortutako burdin oxidoaren dispertsioarekin gogortutako altzairu egituren erantzun mekanikoa eta deformazio-mekanismoak.aldizkaria.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI eta Akhtar, F. SLM 2507-ren bero-tratamenduaren ondoren, erresistentzia mekaniko altuagoa giro eta tenperatura altuetan, sigma prezipitazio gogor/harikorrarekin lagunduta.Metala (Basilea).9 (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E. eta Li, S. 3D-n inprimatutako 17-4 PH altzairu herdoilgaitzaren mikroegitura, beroaren ondorengo erreakzioa eta propietate tribologikoak.456–457 jantzita (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y. eta Zhang, L. Dentsifikazio-portaera, mikroegituraren bilakaera eta TiC/AISI420 altzairu herdoilgaitzezko konpositeen propietate mekanikoak, laser urtze selektiboaren bidez fabrikatutakoak.alma mater.abendu.187, 1–13 (2020).
Zhao X. et al.AISI 420 altzairu herdoilgaitzaren fabrikazioa eta karakterizazioa laser urtze selektiboa erabiliz.alma mater.fabrikatzailea.prozesua.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. eta Alrbey K. 316L altzairu herdoilgaitzaren laser urtze selektiboaren higadura-ezaugarriak eta korrosio-portaera.J. Alma mater.proiektua.exekutatu.23, 518–526 (2013).
Shibata, K. et al.Hauts-oheko altzairu herdoilgaitzaren marruskadura eta higadura olio-lubrifikaziopean [J].Tribiol.barne 104, 183–190 (2016).