โลหะผสม CuCrZr สามารถใช้ได้ไม่เพียงแต่ที่อุณหภูมิห้อง แต่ยังสามารถใช้ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-ด้วย นักวิจัยจากสถาบันวิจัยทั่วไปของโลหะนอกกลุ่มเหล็กแห่งปักกิ่งและสถาบันอื่นๆ ศึกษาคุณสมบัติแรงดึงและความร้อนของโลหะผสมทองแดงที่ผลิตโดยผงเลเซอร์เบด (LPBF) ที่อุณหภูมิสูง (600 องศา)
การพิมพ์ 1,3D และการรักษาความร้อนของโลหะผสม CuCrZr
การศึกษานี้ใช้ผง CuCrZr ที่มีขนาดอนุภาค 10-69 μm เพื่อพิมพ์บนพื้นผิว 316L โดยใช้การพิมพ์เลเซอร์สีเขียว
การอบชุบด้วยความร้อนโดยตรงก่อนวัย: 500 องศา × 1 ชม., การทำความเย็นด้วยเตาหลอม
2,การนำความร้อนที่อุณหภูมิสูง-ของโลหะผสม CuCrZr
ภายในช่วงอุณหภูมิ 25 องศาถึง 900 องศา ความจุความร้อนจำเพาะของโลหะผสม CuCrZr ที่เตรียมโดย LPBF เพิ่มขึ้นจาก 0.38 J·g⁻¹·K⁻¹ เป็น 0.50 J·g⁻¹·K⁻¹; การแพร่กระจายความร้อน (T) ลดลงจาก 99 mm²·s⁻¹ เป็น 65 mm²·s⁻¹; และค่าการนำความร้อน γ(T) ลดลงจาก 329 W·m⁻¹·K⁻¹ เป็น 287 W·m⁻¹·K⁻¹
3,คุณสมบัติแรงดึงที่อุณหภูมิสูง-ของโลหะผสม CuCrZr ที่เตรียมโดย LPBF
อุณหภูมิห้อง: ความต้านแรงดึง (UTS): 585 MPa, การยืดตัว (EL): 14.4%;
100 องศา: ความต้านทานแรงดึงลดลงเหลือ 482 MPa ในขณะที่ความเป็นพลาสติกดีขึ้น และการยืดตัวอยู่ที่ 18.0%
300 องศา : ความแข็งแรงของโลหะผสมและความเป็นพลาสติกเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (UTS: 493 MPa, EL: 21.1%);
600 องศา : ความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกเริ่มลดลงพร้อมกัน (UTS: 180 MPa, EL: 6.1%) ซึ่งเป็นจุดที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบเปราะ-เกิดขึ้น
700 องศา : สมบัติแรงดึงของโลหะผสมลดลงอย่างมาก (UTS: 140 MPa, EL: 3.8%)
4 อิทธิพลของวิธีการผลิตต่อคุณสมบัติอุณหภูมิสูง-ของโลหะผสม CuCrZr
5 ภายในช่วงอุณหภูมิสูง-ที่ 300–700 องศา แรงดึง
คุณสมบัติที่ได้รับในการศึกษานี้เทียบได้กับโลหะผสม CuCrZr ที่ผลิตแบบเติมเนื้อที่คล้ายคลึงกัน
ในการศึกษาอื่น ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300 องศา สมบัติทางความร้อนของโลหะผสม CuCrZr ที่เตรียมโดยการหลอมด้วยผงเบดอิเล็กตรอน (EB-PBF) โดยไม่คำนึงว่าพวกมันจะอยู่ในสถานะที่เตรียมไว้หรือได้รับการบำบัดด้วยความร้อน- นั้นเหนือกว่าตัวอย่างการหลอมด้วยผงเบดด้วยเลเซอร์ (LPBF) อย่างมีนัยสำคัญ กลไกมีดังนี้:
1.ความแตกต่างในการดูดซับพลังงาน
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80%) เมื่อเทียบกับลำแสงเลเซอร์อินฟราเรด/เขียวใกล้- (10–74%)
②. ผลความหนาของชั้นผง
ความหนาของชั้นของกระบวนการ EB-PBF (50–70 μm) โดยทั่วไปจะมากกว่าความหนาของ LPBF (20–40 μm) ชั้นแป้งที่หนาขึ้นส่งผลให้อัตราการเย็นตัวลดลง
3.วิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาค: การหลอมและการแข็งตัวซ้ำๆ ในระหว่างกระบวนการ LPBF ทำให้เกิดความหนาแน่นของการเคลื่อนตัวสูง ส่งผลให้เกิดความเค้นตกค้างที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับตัวอย่าง EB-PBF
④.ความแตกต่างในกลยุทธ์การสแกน
C.EB-PBF ใช้การสแกนแบบหมุน 0 องศา /90 องศา /180 องศาอย่างง่าย ส่งผลให้ได้หยาบหยาบสม่ำเสมอและมีความแข็งแรง<100>เนื้อเส้นใย ในขณะที่การสแกนแบบหมุน 67 องศาของ LPBF ทำให้เกิดโครงสร้างที่มีความละเอียด-ไม่ปกติ และสร้างความแข็งแกร่ง<110>เนื้อเส้นใยตามทิศทางการขึ้นรูป
โดยสรุป ผลที่รวมกันของความเค้นตกค้าง การวางแนวของผลึก และโครงสร้างเกรนละเอียด ส่งผลให้โลหะผสมที่เตรียมไว้ LPBF- มีคุณสมบัติทางความร้อนต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่าง EB-PBF แต่มีคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า
6, การผลิตวัสดุสินค้าแห้ง
① โลหะผสม CuCrZr มีคุณสมบัติแรงดึงที่ดีที่ 600 องศา (ความต้านทานแรงดึง UTS: 180 MPa, การยืดตัว EL: 6.1%) ปฏิกิริยาระหว่างการเคลื่อนตัว-ถึง-การเคลื่อนตัว การตกตะกอนที่มีความหนาแน่นสูง-วัตถุที่มีความหนาแน่นสูง- Cr และ Zr - ระดับนาโนลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง - ขอบเขตเกรนของมุมขนาดใหญ่ และการตกผลึกซ้ำที่ถูกระงับ มีส่วนช่วยในการรักษาคุณสมบัติแรงดึงที่ดีเหล่านี้ที่อุณหภูมิสูง
② โลหะผสมนี้มีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม ซึ่งจะลดลงเล็กน้อยเหลือประมาณ 290 W/(m·K) ที่ 600 องศา สาเหตุนี้เกิดจากการตกตะกอน Cr และ Zr ระดับนาโน bcc ที่เหลือ- และการลดลงของการเคลื่อนตัวของความหนาแน่นสูง- การนำความร้อนที่ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเกิดจากการคืนสภาพคงที่อย่างต่อเนื่องและการตกผลึกซ้ำแบบคงที่ ซึ่งนำไปสู่การแก่เกิน- การตกตะกอนการรวมตัว และการกระเจิงของโฟนอนที่เกิดจากข้อบกพร่องของผลึกและการกระเจิงแบบผกผัน
