كيف تتآكل السبائك الفائقة 625 القائمة على النيكل؟
تتميز سبيكة Inconel 625 الفائقة القائمة على النيكل بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للتآكل وقد تم استخدامها في التطبيقات الرئيسية مثل الصناعات الفضائية والبحرية. ومع ذلك، فإن قابلية المعالجة الضعيفة ومتطلبات حمل التشوه البلاستيكي العالية كانت دائمًا مصدر إزعاج للمصنعين. ولذلك، فقد استكشفت العديد من الدراسات التصنيع الإضافي لـ Inconel 625 للتغلب على هذه المشكلات. قام باحثون من جامعة بورتو في البرتغال بتلخيص تقنية الترسيب المباشر بالليزر (DLD) الخاصة بـ Inconel 625 والمواد المركبة الخاصة به.
انخفضت استطالة IN625 المطاوع المسخن عند 760 درجة بشكل غير طبيعي، على الرغم من أن المؤلفين لم يقدموا أي سبب لهذا الانخفاض. ومع ذلك، يمكن أن يعزى الانخفاض الحاد الملحوظ في استطالة IN625 المشوهة إلى معدل الإجهاد المطبق في اختبار الشد. يذكر بعض المؤلفين هذا السلوك بالنسبة للسبائك المماثلة التي تم اختبارها عند درجة حرارة 600 درجة. كما أظهر العديد من المؤلفين الآخرين هذا السلوك لخصائص الشد أثناء اختبارات الشد في درجات حرارة مماثلة.
العناصر المذابة عالية الذوبان (الموليبدينوم، النيوبيوم) لها معاملات انتشار منخفضة في مصفوفة النيكل؛ لذلك، فإن وجودها في المحلول الصلب يزيد من قوة زحف السبيكة، في حين أن الكروم، على الرغم من وجود معامل تصلب أصغر، لديه معامل تصلب أقل بسبب وجوده في IN625. لا يزال الجزء ذو الوزن العالي يساهم بشكل كبير في تقوية المحلول الصلب. يعد الكربون أيضًا عنصرًا فعالاً لتقوية المحلول الصلب ومصدرًا لتقوية الكربيد الأولي والثانوي. يحتوي IN625 على بنية بلورية مكعبة مركزية الوجه (FCC) تشبه السبائك الفائقة الأخرى القائمة على النيكل والتي تقاوم انتقال الطور من درجة حرارة الغرفة إلى نقطة الانصهار. علاوة على ذلك، فإن هيكل لجنة الاتصالات الفيدرالية لديه معدل أقل من عمليات التنشيط الحراري التي تؤثر على ظاهرة تشوه الزحف. يتم التحكم بشكل أساسي في مقاومة تدهور السطح الخارجي الناجم عن الأكسدة والتآكل الحراري بواسطة الكروم والألومنيوم والتيتانيوم. نظرًا للشكل المعقد لمعظم أجزاء IN625، فإن الإفراط في التصنيع إلى جانب طبيعة السبيكة التي يصعب تصنيعها تسبب في صعوبات كبيرة أثناء عملية التصنيع. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب تشكيل IN625 طاقة أعلى أثناء عملية التشكيل (حوالي 4 أضعاف طاقة الفولاذ الكربوني).
يتميز Forged IN625 بخصائص ميكانيكية عالية في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، فإن خواصه الميكانيكية ذات درجات الحرارة العالية تميزه عن الفولاذ ذي القوة المكافئة. يحدد ASTM B443 الحد الأدنى من متطلبات الصفائح/الألواح ويحدد ASTM B564 متطلبات المطروقات IN625. تعتبر ASTM E8 وISO 6892 من الطرق القياسية لاختبار الشد أحادي المحور للمواد المعدنية في درجة حرارة الغرفة، في حين توفر ASTM E21 وISO 6892 طرقًا لاختبار الشد للمعادن في درجات حرارة مرتفعة للتزوير وAM IN625. طرق الاختبار القياسية ASTM E292 وASTM E740 لتحديد قوة الكسر (درجة الحرارة المرتفعة) والقوة المتبقية للعينات المحززة تحت تحميل الشد. تعتبر طرق الاختبار المذكورة أعلاه مناسبة لكل من مواد IN625 المصنعة تقليديًا والمصنعة بشكل إضافي. علاوة على ذلك، في حالة اختبارات معينة (على سبيل المثال، الاختبارات ضد ASTM E740)، قد يواجه اختبار مادة AM قيودًا معينة، مثل سمك العينة أو هندسة العينة.
على مدى السنوات القليلة الماضية، كانت هناك العديد من الجهود على AM لـ IN625 باستخدام DLD. يقدم الشكل 2 نظرة عامة على الخواص الميكانيكية المذكورة في الدراسات المختلفة ويوفر أيضًا مواصفات الأداء الميكانيكي لـ IN625 المصنعة تقليديًا كمرجع. جميع الخصائص الموضحة هنا لا تحتوي على معالجة حرارية لاحقة بعد المعالجة.
DLD IN625 يلبي/يتجاوز قوة الشد النهائية (UTS)، وقوة الخضوع (YS) والاستطالة (٪) لمنتجات IN625 المصنعة تقليديًا. ومع ذلك، فإن IN625 المُصنّع بشكل إضافي يكون بشكل عام أقل ليونة من IN625 المُصنّع تقليديًا، مع قيم استطالة نموذجية تتراوح بين 60% و65%. يحتوي بناء DLD على نسب أعلى من الاستطالة المنخفضة في اتجاهات UTS وYS وXY، ونسب مئوية أقل من الاستطالة الأعلى في اتجاهات UTS وYS وZ. السلوك الخواص واضح في الخواص الميكانيكية لبناء DLD. تعرض معظم تصميمات DLD UTS وYS ضمن 820-880 MPa و460-600 MPa، على التوالي، في الاتجاه XY (الأفقي) و730-840 MPa و370-510 MPa، على التوالي، في اتجاه Z (البناء). في الدراسات الحديثة، تراوحت قيم الاستطالة المبلغ عنها بين 29% و45% في اتجاه XY وبين 40% و56% في اتجاه Z (البناء). ويعزى الاعتماد الاتجاهي للخصائص بشكل أساسي إلى البنية العمودية المميزة التي تنتجها عملية DLD، والتي تؤدي إلى تغييرات في الخواص الميكانيكية مع الإشارة إلى اتجاه تحميل الشد أثناء اختبار الشد. تتشكل مرحلة Laves في نهاية التصلب ويتم توزيعها بين التشعبات.
بمقارنة الخواص الميكانيكية لـ IN625 عن طريق الذوبان الانتقائي بالليزر (SLM) والترسيب المباشر بالليزر (DLD) تم التوصل إلى أنه مع المعلمات المناسبة والمعالجة اللاحقة للحرارة، يتمتع DLD بقوة واستطالة أفضل بأكثر من 40٪ مقارنة بهياكل SLM . تم الإبلاغ أيضًا عن أن تصميمات DLD لها استطالة وقوة أقل نسبيًا (حوالي 30٪) وتغييرات أصغر في الاستطالة في اتجاهي XY و Z مقارنة بتصميمات SLM المعالجة بالحرارة مع الحد الأدنى من السلوك متباين الخواص. كبير.
