Un equip d'enginyers de l'Institut Tecnològic de Massachusetts informa d'un mètode senzill i econòmic per preparar material Inconel 718 reforçat amb nanofibres ceràmiques per utilitzar-lo en processos de fabricació d'additius de metall PBF. L'equip d'investigació creu que el seu mètode d'enfortiment de pols metàl·liques impresos en 3D amb nanocables ceràmics també es podria utilitzar per millorar molts altres materials. Els materials clau per a moltes aplicacions importants en la producció aeroespacial i energètica han de ser capaços de suportar condicions extremes com ara altes temperatures i esforços de tracció sense fallar. Per tant, aquest nou superaliatge reforçat desenvolupat pel MIT té una àmplia gamma d'aplicacions en camps exigents com la perspectiva aeroespacial.
"El desenvolupament de materials que siguin més adequats per a entorns extrems és sempre una necessitat urgent per a nosaltres, i creiem que aquest enfocament té implicacions per a altres materials en el futur", va dir Ju Li, professor d'Enginyeria Nuclear de Battelle Energy Alliance i professor del Departament de MIT. Ciència i Enginyeria dels Materials (DMSE). gran potencial".
La investigació es va publicar al número del 5 d'abril de Additive Manufacturing en un article titulat "Enfortiment de l'Inconel 718 fabricat additivament mitjançant la formació in situ de nanocarburs i siliciurs", de Li del Laboratori de Recerca de Materials (MRL). És un dels tres autors corresponents de l'article. Els altres dos autors corresponents són el professor Chen Wen de la Universitat de Massachusetts Amherst i el professor A. John Hart del Departament d'Enginyeria Mecànica de l'Institut Tecnològic de Massachusetts.
imatge
Enllaços a articles relacionats:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via percentatge 3Dihub=
imatge
△Resum d'imatges en paper
Els co-autors primers de l'article són els postdocs Emre Tekoğlu i Alexander O'Brien del Departament de Ciència i Enginyeria Nuclear (NSE) del MIT; Alexander D. O'Brien, un estudiant graduat de NSE; i Liu de UMass Amherst. saludable. Els altres autors són Baoming Wang, postdoctoral de DMSE al MIT; Sina Kavak de la Universitat Tècnica d'Istanbul; l'investigador MRL Yong Zhang; So Yeon Kim, estudiant de postgrau de DMSE; Wang Shitong, estudiant de postgrau de NSE; i Duygu Agaogullari de la Universitat Tècnica d'Istanbul. Aquesta investigació va comptar amb el suport d'Eni SpA a través de la MIT Energy Initiative, la National Science Foundation i ARPA-E.
imatge
△Els co-primers autors del treball de recerca són (d'esquerra a dreta): Jian Liu de la Universitat de Massachusetts Amherst, i Emre Tekoğlu i Alexander O'Brien de l'Institut Tecnològic de Massachusetts.
millor rendiment
El mètode de l'equip d'investigació es basa en el material Inconel 718, un popular "superaliatge" utilitzat en aplicacions de fabricació additiva que necessiten suportar condicions extremes com ara 700 graus centígrads (uns 1.300 graus Fahrenheit). L'equip escriu que van triturar la pols comercial d'Inconel 718 amb una petita quantitat de nanofibres ceràmiques, donant lloc a un recobriment uniforme de la nanoceràmica a la superfície de les partícules d'Inconel.
A continuació, la pols resultant s'utilitza per fer peces mitjançant la fusió del llit de pols làser. Els investigadors van trobar que les peces fetes amb la nova pols tenien significativament menys porositat i esquerdes que les peces fetes només amb Inconel718. I això, al seu torn, comporta un augment considerable de la resistència de les peces, que també ofereixen molts altres avantatges. Per exemple, són més dúctils, o estirables, i tenen una millor resistència a la radiació i a les càrregues d'alta temperatura.
"A més, el procés d'enfortiment en si és barat i funciona amb les impressores 3D existents. Només cal que utilitzeu la nostra pols i obtindreu un millor rendiment", va dir Li.
Xu Song, professor ajudant de la Universitat Xinesa de Hong Kong que no va participar en aquest treball, va comentar: "En aquest article, els autors proposen un nou mètode per imprimir compostos de matriu metàl·lica d'aliatge 718 a base de níquel reforçats amb nanofibres ceràmiques. procés de fusió làser indueix La dissolució in situ de la ceràmica millora la resistència a la calor i la resistència de Inconel718.A més, l'enfortiment in situ redueix la mida del gra i elimina defectes.La impressió 3D de futurs aliatges metàl·lics, inclosa la modificació d'alts -Reflectivitat coure i la inhibició de la fractura de superaliatge, tots es podrien beneficiar clarament d'aquesta tecnologia".
imatge
△Un equip d'investigació de l'Institut Tecnològic de Massachusetts informa d'un mètode senzill i econòmic per preparar materials de reforç clau per a aplicacions aeroespacials i de generació d'energia nuclear. El "castor" i altres formes del substrat imprès d'aquesta foto es van crear amb la nova tecnologia. Crèdit fotogràfic: Alexander O'Brien
gran espai nou
El professor Li va dir: "Aquest treball podria obrir un gran espai nou per al disseny d'aliatges, perquè les capes d'aliatge metàl·lic impreses en 3D ultrafines es poden refredar molt més ràpidament que els components a granel fets mitjançant processos convencionals de solidificació de la fosa. Per tant, moltes de les regles de composició química que Sembla que s'aplica a la fosa no s'aplica a aquest tipus d'impressió 3D. Així que tenim un espai compositiu molt més gran per explorar afegir metalls bàsics a la ceràmica".
Emre Tekoğlu, un dels autors principals del treball de recerca, va afegir: "Aquesta composició és una de les primeres que hem dissenyat, per la qual cosa és molt emocionant aconseguir aquests resultats a la vida real. Encara hi ha molt espai per a l'exploració. Continuarem explorant La nova formulació composta d'Inconel finalment ha donat lloc al desenvolupament de materials que poden suportar entorns més extrems".
Un altre autor principal, Alexander O'Brien, conclou: "La precisió i l'escalabilitat que permet la impressió 3D obre nous mons de possibilitats per al disseny de materials. Els nostres resultats aquí són un pas inicial emocionant en un procés que segur que tindrà un gran impacte en el disseny de la futura producció nuclear, aeroespacial i tota l'energia.
