ARCI (Индия) разрабатывает бездефектные биметаллические структуры с помощью аддитивного производства

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Международного передового центра порошковой металлургии и новых материалов (ARCI) в Хайдарабаде (Индия) с помощью технологии лазерного порошкового сплавления (PBF-LB/M) создала бездефектную биметаллическую структуру, соединяющую нержавеющую сталь с никелевым жаропрочным сплавом.

Команда напрямую осадила нержавеющую сталь SS316L на подложку из сплава Inconel 718 (IN718) с отшлифованной поверхностью, при этом на границе раздела не наблюдалось видимых трещин или пор. Микротвердость показала пиковое значение около 310 HV на границе раздела, а предел прочности при растяжении составил 550 ± 30 МПа. Разрушение произошло на стороне нержавеющей стали с более низкими механическими свойствами, а не на границе соединения, что свидетельствует о прочной адгезии.

По данным Министерства науки и технологий Индии (DST), данное исследование объединяет вязкость и коррозионную стойкость нержавеющей стали с высокотемпературной прочностью и сопротивлением ползучести никелевого жаропрочного сплава в единой детали, решая давнюю производственную проблему в этой области. Например, в одной детали газовой турбины разные зоны могут подвергаться воздействию температур, близких к 2000 градусам Цельсия, в то время как другие участки имеют гораздо более низкую температуру. При использовании традиционных сварочных процессов для соединения SS316L и IN718 из-за несоответствия химического состава, температуры плавления и коэффициента теплового расширения материалов в зоне соединения легко возникают трещины затвердевания, поры и хрупкие фазы.

DST сообщает, что данный аддитивный производственный процесс позволяет точно размещать дорогостоящие жаропрочные сплавы в зонах, подвергающихся наибольшим тепловым нагрузкам, тем самым снижая общее количество жаропрочного сплава в детали и уменьшая зависимость от импортных материалов. Эта разработка может найти применение в трубах котлов, теплообменниках (для атомных электростанций и сверхкритических угольных электростанций), других энергетических системах, ядерных реакторах и оборудовании для переработки нефти и газа, где предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости и высокотемпературной прочности материалов. В аэрокосмической отрасли биметаллические детали могут сочетать стальные несущие конструкции с жаропрочной стороной из сплава Inconel, а аддитивное производство позволяет жаропрочному сплаву работать только в зонах детали, подвергающихся экстремальному тепловому воздействию. Результаты исследования опубликованы в журнале «Progress in Additive Manufacturing».