Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Ар бир слайдда үч макала көрсөтүлгөн слайдерлер.Слайддар аркылуу өтүү үчүн артка жана кийинки баскычтарды же ар бир слайд аркылуу жылуу үчүн аягындагы слайд контроллер баскычтарын колдонуңуз.

ASTM A240 304 316 Дат баспас болоттон жасалган орто калың пластина кесип жана ылайыкташтырылган Кытай фабрикасынын баасы

Материалдык класс: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Түрү: Ферриттик, Аустениттик, Мартенситтик, Дуплекстүү
Технология: муздак прокат жана ысык прокат
Сертификаттар: ISO9001, CE, SGS жыл сайын
Кызмат: Үчүнчү тарап тестирлөө
Жеткирүү: 10-15 күндүн ичинде же санын эске алуу менен

Дат баспас болот - 10,5% минималдуу хром мазмуну бар темир эритмеси.Хромдун мазмуну болоттун бетинде пассивация катмары деп аталган жука хром оксиди пленкасын пайда кылат.Бул катмар болоттун бетинде коррозияга жол бербейт;болоттун курамында хром канчалык көп болсо, ошончолук коррозияга туруктуулук күчөйт.

Болот ошондой эле көмүртек, кремний жана марганец сыяктуу башка элементтердин ар кандай өлчөмдө камтыйт.Коррозияга туруктуулукту (никель) жана калыптандырууну (молибден) жогорулатуу үчүн башка элементтерди кошууга болот.

Болжол менен 22,5 т.% хром (Cr) жана ванадий (V) жогорку мазмуну менен карбиддер, электрондук нур менен эрүү (EBM) менен бекитилген.Микроструктура мартенсит жана калдык аустенит фазаларынан турат, субмикрондук жогорку V жана микрон бийик Cr карбиддери бирдей таралган жана катуулугу салыштырмалуу жогору.КФ болжол менен 14,1% га азаят, анткени материалды эскирген тректен карама-каршы органга өткөрүп берүүдөн улам туруктуу абалдагы жүктүн жогорулашы.Ушул эле жол менен иштетилген мартенситтүү аспап болотторуна салыштырмалуу, HCMSSтин эскирүү ылдамдыгы аз колдонулган жүктөрдө дээрлик бирдей.Үстөмдүк кийүү механизми болуп болот матрицасын абразия жолу менен алып салуу, андан кийин эскирүү жолунун кычкылдануусу саналат, ал эми үч компоненттүү абразивдүү эскирүү жүктүн өсүшү менен пайда болот.Кесилген тыртыктын астындагы пластикалык деформациянын аймактары кесилишинин катуулук картасы менен аныкталган.Тозуу шарттарынын жогорулашында пайда болгон өзгөчө кубулуштар карбиддин крекинги, ванадий карбидинин жогорку үзүлүп кетиши жана өлүү крекинги катары сүрөттөлөт.Бул изилдөө HCMSS кошумча өндүрүшүнүн эскирүү өзгөчөлүктөрүнө жарык чачат, бул валдардан баштап пластикалык инъекциялык калыптарга чейинки эскирүү колдонмолору үчүн EBM компоненттерин өндүрүүгө жол ачышы мүмкүн.
Дат баспас болоттон жасалган (SS) жогорку коррозияга туруктуулугунан жана ылайыктуу механикалык касиеттеринен улам аэрокосмостук өнөр жайда, автоунаада, тамак-аш өнөр жайында жана башка көптөгөн колдонмолордо кеңири колдонулган болоттордун ар тараптуу үй-бүлөсү1,2,3.Алардын жогорку коррозияга туруктуулугу НС курамында хромдун (11,5 массасы %) көп болушуна байланыштуу, ал бетинде хром көп болгон оксид пленкасынын пайда болушуна шарт түзөт1.Бирок, дат баспас болоттон жасалган сорттордун көпчүлүгү көмүртектүү азыраак мазмунга ээ, ошондуктан катуулугу жана эскирүү туруктуулугу чектелүү, натыйжада аэрокосмостук конуу компоненттери4 сыяктуу эскирүү менен байланышкан түзүлүштөрдүн иштөө мөөнөтү кыскарат.Адатта, алар аз катуулукка ээ (180ден 450 Вт диапазонунда), жылуулук менен иштетилген мартенситтүү дат баспас болоттун кээ бирлери гана жогорку катуулукка (700 Вт чейин) жана көмүртектин жогорку мазмунуна (салмагы 1,2%ке чейин) ээ, бул мартенситтин пайда болушу.1. Кыскача айтканда, көмүртектин жогорку мазмуну мартенситтик трансформациянын температурасын төмөндөтүп, толук мартенситтик микроструктураны түзүүгө жана жогорку муздатуу ылдамдыгы менен эскирүүгө туруктуу микроструктураны алууга мүмкүндүк берет.Катуу фазаларды (мисалы, карбиддерди) болот матрицасына кошууга болот, андан ары штамптын эскирүүгө туруктуулугун жогорулатуу.
Кошумча өндүрүштү (AM) киргизүү каалаган курамы, микроструктуралык өзгөчөлүктөрү жана жогорку механикалык касиеттери менен жаңы материалдарды чыгара алат5,6.Мисалы, порошок катмары менен эритүү (PBF), эң коммерциялык кошумча ширетүү процесстеринин бири, лазер же электрон нурлары сыяктуу жылуулук булактарын колдонуу менен порошокторду эритүү аркылуу тыгыз формадагы бөлүктөрдү пайда кылуу үчүн алдын ала легирленген порошокторду чөктүрүүнү камтыйт7.Бир нече изилдөөлөр кошумчалап иштетилген дат баспас болоттон жасалган тетиктер салттуу түрдө жасалган бөлүктөрдөн ашып түшө аларын көрсөттү.Мисалы, кошумча иштетүүгө дуушар болгон аустениттик дат баспас болоттор, алардын майдараак микроструктурасы (б.а. Холл-Петч мамилелери) 3,8,9 болгондуктан, жогорку механикалык касиеттерге ээ экени далилденген.AM-тазаланган ferritic дат баспас болоттон жасалган жылуулук менен дарылоо алардын кадимки кесиптештерине3,10 окшош механикалык касиеттерин камсыз кылуучу кошумча чөкмөлөрдү чыгарат.Кабыл алынган кош фазалуу дат баспас болоттон жогорку бекемдик жана катуулугу бар, кошумча иштетүү жолу менен иштетилген, мында жакшыртылган механикалык касиеттери микроструктурадагы хромго бай интерметалл фазалары менен шартталган11.Кошумчалай кетсек, кошумча катууланган мартенситтик жана PH дат баспас болоттордун жакшыртылган механикалык касиеттерин микроструктурада сакталып калган аустенитти көзөмөлдөө жана 3,12,13,14 иштетүү жана жылуулук менен дарылоо параметрлерин оптималдаштыруу аркылуу алууга болот.
Бүгүнкү күнгө чейин, AM аустениттик дат баспас болоттордун трибологиялык касиеттери башка дат баспас болотторго караганда көбүрөөк көңүл бурушкан.316L менен иштетилген порошок катмарында (L-PBF) лазердик эрүүнүн трибологиялык жүрүм-туруму AM иштетүү параметрлеринин функциясы катары изилденген.Скандоо ылдамдыгын азайтуу же лазердин күчүн жогорулатуу аркылуу көзөнөктүүлүктү азайтуу эскирүү туруктуулугун жакшыртышы мүмкүн экендиги көрсөтүлдү15,16.Li et al.17 ар кандай параметрлер (жүк, жыштык жана температура) астында кургак тайма эскирүү сыналган жана жылма ылдамдыгын жогорулатуу жана температура кычкылданууга өбөлгө түзөт, ал эми бөлмө температурасында эскирүү негизги эскирүү механизми экенин көрсөттү.Пайда болгон оксид катмары подшипниктин иштешин камсыздайт, температура жогорулаган сайын сүрүлүү азаят, ал эми жогорку температурада эскирүү ылдамдыгы жогорулайт.Башка изилдөөлөрдө, TiC18, TiB219 жана SiC20 бөлүкчөлөрүн L-PBF менен иштетилген 316L матрицасына кошуу, катуу бөлүкчөлөрдүн көлөмдүк үлүшүнүн көбөйүшү менен тыгыз жумушта катууланган сүрүлүү катмарын түзүү аркылуу эскирүү туруктуулугун жакшыртты.L-PBF12 менен иштетилген PH болотунда жана SS11 дуплекстүү болотунда коргоочу оксид катмары да байкалган, бул кармалып калган аустенитти жылуулуктан кийинки иштетүү12 менен чектөө эскирүү туруктуулугун жакшыртаарын көрсөтүп турат.Бул жерде жалпылангандай, адабияттар негизинен 316L SS сериясынын трибологиялык көрсөткүчтөрүнө багытталган, ал эми көмүртектүү мазмуну бир топ жогору болгон мартенситтик кошумча өндүрүлгөн дат баспас болоттордун бир катар трибологиялык көрсөткүчтөрү жөнүндө маалыматтар аз.
Electron Beam эритүү (EBM) жогорку температурага жетүү үчүн жөндөмдүүлүгүнө, мисалы, жогорку ванадий жана хром карбиддери сыяктуу отко чыдамдуу карбиддер менен микроструктураларды түзүүгө жөндөмдүү L-PBF окшош ыкма болуп саналат 21, 22. Дат баспас БМ кайра иштетүү боюнча бар адабияттар. болот, негизинен, жаракалар жана тешикчелер жок микроструктураны алуу жана механикалык касиеттерин23, 24, 25, 26 жакшыртуу үчүн оптималдуу ELM иштетүү параметрлерин аныктоого багытталган, ал эми дат баспас болоттон жасалган трибологиялык касиеттери боюнча иштөөдө.Буга чейин, ELR менен иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттон жасалган эскирүү механизми чектелген шарттарда изилденген жана абразивдик (кум кагазды сыноо), кургак жана баткак-эрозия шарттарында катуу пластикалык деформация пайда болоору кабарланган.
Бул изилдөө төмөндө сүрөттөлгөн кургак тайгалоо шарттарында ELR менен иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтик дат баспас болоттун эскирүү туруктуулугун жана сүрүлүү касиеттерин изилдеген.Биринчиден, микроструктуралык өзгөчөлүктөр сканерлөөчү электрондук микроскопия (SEM), энергетикалык дисперсиялык рентген спектроскопиясы (EDX), рентген нурларынын дифракциясы жана сүрөт анализи аркылуу мүнөздөлгөн.Бул ыкмалар менен алынган маалыматтар андан кийин ар кандай жүктөмдөрдүн астында кургак кайталанма сыноолор аркылуу трибологиялык жүрүм-турумга байкоо жүргүзүү үчүн негиз катары колдонулат, акырында SEM-EDX жана лазердик профилометрлердин жардамы менен эскирилген беттин морфологиясы каралат.Тозуу ылдамдыгы сандык жактан аныкталды жана ушундай эле иштетилген мартенситтүү аспап болоттору менен салыштырылды.Бул ушул SS тутумун дарылоонун бир түрү менен көбүрөөк колдонулган эскирүү системалары менен салыштыруу үчүн негиз түзүү максатында жасалган.Акырында, тийүү жолунун кесилиш картасы тийүү учурунда пайда болгон пластикалык деформацияны ачып берүүчү катуулуктун картасын түзүү алгоритмин колдонуу менен көрсөтүлгөн.Белгилей кетчү нерсе, бул изилдөө үчүн трибологиялык тесттер бул жаңы материалдын трибологиялык касиеттерин жакшыраак түшүнүү үчүн, ал эми белгилүү бир колдонууну окшоштурбоо үчүн жүргүзүлгөн.Бул изилдөө катаал шарттарда иштөөнү талап кылган эскирүү үчүн жаңы кошумча өндүрүлгөн мартенситтик дат баспас болоттун трибологиялык касиеттерин жакшыраак түшүнүүгө өбөлгө түзөт.
Vibenite® 350 бренди менен ELR менен иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттун (HCMSS) үлгүлөрү VBN Components AB, Швеция тарабынан иштелип чыккан жана берилген.Үлгүнүн номиналдык химиялык курамы: 1,9 C, 20,0 Cr, 1,0 Mo, 4,0 V, 73,1 Fe (сал. %).Биринчиден, кургак жылма үлгүлөр (40 мм × 20 мм × 5 мм) алынган тик бурчтуу үлгүлөрдөн (42 мм × 22 мм × 7 мм) электрдик разрядды иштетүүнү (EDM) колдонуу менен эч кандай посттермикалык тазалоосуз жасалды.Андан кийин үлгүлөр 0,15 мкм беттик тегиздикти (Ra) алуу үчүн дан өлчөмү 240дан 2400 Rге чейинки SiC кум кагазы менен ырааттуу майдаланган.Мындан тышкары, номиналдуу химиялык курамы 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 Вт, 4,0 В, 85,5 Fe (салмагы. .%) (соода катары белгилүү) менен EBM менен иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтүү аспап болоттун үлгүлөрү (HCMTS) Vibenite® 150) Ушундай эле жол менен даярдалган.HCMTS көлөмү боюнча 8% карбиддерди камтыйт жана HCMSS эскирүү ылдамдыгы маалыматтарын салыштыруу үчүн гана колдонулат.
HCMSSтин микроструктуралык мүнөздөмөсү Oxford Instruments компаниясынан энергетикалык дисперсиялык рентген (EDX) XMax80 детектору менен жабдылган SEM (FEI Quanta 250, АКШ) аркылуу аткарылган.3500 μm2 камтыган туш келди үч фотомикросүрөт артка чачыраган электрон (BSE) режиминде тартылып, андан кийин аймактын үлүшүн (б.а. көлөмдүк бөлүк), өлчөмүн жана формасын аныктоо үчүн сүрөт анализи (ImageJ®)28 аркылуу анализденди.Байкалып жаткан мүнөздүү морфологиядан улам көлөмдүк үлүшкө барабар аянттык фракция алынды.Мындан тышкары, карбиддердин формалык фактору форма факторунун теңдемеси (Shfa) менен эсептелет:
Бул жерде Ai карбиддин аянты (мкм2) жана Pi карбиддин периметри (мкм)29.Фазаларды аныктоо үчүн порошок рентген нурларынын дифракциясы (XRD) Co-Kα нурлануусу (λ = 1.79026 Å) менен рентгендик дифрактометрди (Bruker D8 Discover LynxEye 1D тилке детектору) колдонуу менен аткарылган.Үлгүнү 2θ диапазонунда 35°тан 130°ка чейин 0,02° кадам өлчөмү жана 2 секунддук кадам убакыты менен сканерлеңиз.XRD маалыматтары 2021-жылы кристаллографиялык маалымат базасын жаңырткан Diffract.EVA программалык камсыздоосу аркылуу талданган. Мындан тышкары, микрокатуулукту аныктоо үчүн Vickers катуулугун текшерүүчү (Struers Durascan 80, Австрия) колдонулган.ASTM E384-17 30 стандартына ылайык, металлографиялык жактан даярдалган үлгүлөргө 30 басып чыгаруу 0,35 мм кадам менен 10 секундага 5 кгс үчүн жасалган.Авторлор мурда HCMTS31 микроструктуралык өзгөчөлүктөрүн мүнөздөгөн.
Кургак поршендик кийүү сыноолорун жүргүзүү үчүн шар пластина трибометри (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, АКШ) колдонулган, анын конфигурациясы башка жерде кеңири берилген31.Сыноо параметрлери төмөнкүдөй: 32 ASTM G133-05 стандартына ылайык, жүк 3 Н, жыштыгы 1 Гц, инсульт 3 мм, узактыгы 1 саат.Каршы салмак катары Redhill Precision, Чехия тарабынан берилген, диаметри 10 мм, макрокатуулугу 1500 HV жана бетинин тегиздиги (Ra) болжол менен 0,05 мкм болгон алюминий оксид шариктери (Al2O3, тактык классы 28/ISO 3290) колдонулган. .Баланстоо балансташтыруудан улам пайда болушу мүмкүн болгон кычкылдануунун кесепеттерин алдын алуу жана катаал эскирүү шарттарында үлгүлөрдүн эскирүү механизмдерин жакшыраак түшүнүү үчүн тандалган.Бул сыноо параметрлери бар изилдөөлөр менен эскирүү ылдамдыгы маалыматтарды салыштыруу үчүн Ref.8 бирдей экенин белгилей кетүү керек.Мындан тышкары, башка сыноо параметрлери туруктуу бойдон калган, ал эми жогорку жүктөөлөр боюнча трибологиялык көрсөткүчтөрдү текшерүү үчүн 10 N жүк менен бир катар сыноолор жүргүзүлдү.Герц боюнча баштапкы контакттык басымдар 3 Н жана 10 Н боюнча тиешелүүлүгүнө жараша 7,7 МПа жана 11,5 МПа.Тозуу сынагында сүрүлүү күчү 45 Гц жыштыкта ​​катталып, сүрүлүүнүн орточо коэффициенти (CoF) эсептелди.Ар бир жүк үчүн айлана-чөйрөнүн шарттарында үч өлчөө алынган.
Кийилүү траекториясы жогоруда сүрөттөлгөн SEM аркылуу каралып, EMF талдоо Aztec Acquisition кийүү бетинин талдоо программасы аркылуу аткарылган.Жупташкан кубдун эскирген бети оптикалык микроскоптун жардамы менен изилденген (Keyence VHX-5000, Япония).Контактсыз лазер профили (NanoFocus µScan, Германия) эскирүү белгисин z огу боюнча ±0,1 мкм жана x жана у огу боюнча 5 мкм вертикалдык резолюция менен сканерден өткөрдү.Кийилүү тырык бетинин профилинин картасы Matlab® программасында профилдик өлчөөлөрдөн алынган x, y, z координаттарын колдонуу менен түзүлгөн.Беттик профилдик картадан алынган бир нече вертикалдык эскирүү жолунун профилдери эскирүү жолунда эскирүү көлөмүнүн жоготууларын эсептөө үчүн колдонулат.Көлөмдүн жоготуусу зым профилинин орточо кесилишинин аянты менен эскирүү жолунун узундугунун көбөйтүлүшү катары эсептелген жана бул ыкманын кошумча деталдары мурда авторлор тарабынан сүрөттөлгөн33.Бул жерден өзгөчө эскирүү ылдамдыгы (k) төмөнкү формула боюнча алынат:
Бул жерде V – эскирүүдөн көлөмдүн жоготуусу (мм3), W – берилген жүк (N), L – жылма аралык (мм), к – өзгөчө эскирүү ылдамдыгы (мм3/Нм)34.HCMSS үчүн сүрүлүү маалыматтары жана беттик профилдин карталары HCMSS кийүү ылдамдыгын салыштыруу үчүн кошумча материалга (кошумча S1 ​​жана S2 сүрөт) киргизилген.
Бул изилдөөдө эскирүү зонасынын пластикалык деформациясынын жүрүм-турумун (б.а. контакттык басымдан улам иштин катууланышын) көрсөтүү үчүн эскирүү жолунун кесилишинин катуулук картасы колдонулган.Жылмаланган үлгүлөр кесүүчү машинада (Struers Accutom-5, Австрия) алюминий оксиди кесүүчү дөңгөлөк менен кесилген жана үлгүлөрдүн калыңдыгы боюнча 240тан 4000 P чейин SiC кум кагазы менен жылмаланган.ASTM E348-17ге ылайык 0,5 кгс 10 с жана 0,1 мм аралыкта микрокатуулукту өлчөө.Басмалар 1,26 × 0,3 мм2 тик бурчтуу тордун бетине болжол менен 60 мкм төмөн жайгаштырылды (1-сүрөт), андан кийин башка жерде сүрөттөлгөн Matlab® кодун колдонуу менен катуулук картасы түзүлдү35.Мындан тышкары, SEM колдонуу менен эскирүү зонасынын кесилишинин микроструктурасы изилденген.
(а) кесилишинин ордун көрсөтүүчү эскирүү белгисинин схемасы жана (b) кесилишинде аныкталган белгини көрсөтүүчү катуулук картасынын оптикалык микрографы.
ELP менен мамиле HCMSS микроструктурасы матрица менен курчалган бир тектүү карбид тармагынан турат (сүрөт 2а, б).EDX талдоо боз жана кара карбиддер тиешелүүлүгүнө жараша хром жана ванадийге бай карбиддер экенин көрсөттү (1-таблица).Сүрөттүн анализинен эсептелген, карбиддердин көлөмдүк үлүшү ~22,5% (~18,2% жогорку хром карбиддери жана ~4,3% жогорку ванадий карбиддери) деп бааланат.Стандарттык четтөөлөр менен дандын орточо өлчөмдөрү V жана Crга бай карбиддер үчүн 0,64 ± 0,2 мкм жана 1,84 ± 0,4 мкм түзөт (сүрөт 2c, d).Жогорку V карбиддер форма фактору (±SD) болжол менен 0,88±0,03 болгон тегерек болот, анткени форма факторунун маанилери 1ге жакын тегерек карбиддерге туура келет.Ал эми жогорку хром карбиддери кемчиликсиз тегерек эмес, форма фактору болжол менен 0,56 ± 0,01, бул агломерациядан улам болушу мүмкүн.Мартенсит (α, bcc) жана сакталган аустенит (γ', fcc) дифракциянын чокулары HCMSS рентгендик үлгүсүндө 2e-сүрөттө көрсөтүлгөндөй аныкталган.Мындан тышкары, рентген үлгүсү экинчилик карбиддердин болушун көрсөтөт.Жогорку хром карбиддери M3C2 жана M23C6 тибиндеги карбиддер катары аныкталган.Адабият маалыматтарына ылайык, VC карбиддеринин 36,37,38 дифракциялык чокулары ≈43° жана 63°да катталган, бул VC чокулары хромго бай карбиддердин M23C6 чокулары менен маскаланганын билдирет (сүрөт 2e).
Жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттон жасалган микроструктура EBL (a) аз чоңойтууда жана (б) жогорку чоңойтуудо, хром жана ванадийге бай карбиддерди жана дат баспас болоттон жасалган матрицаны (электрондун артка чачыратуу режими) көрсөтүүдө.Хромго бай (с) жана ванадийге бай (г) карбиддердин дан өлчөмү боюнча бөлүштүрүлүшүн көрсөткөн тилкелүү графиктер.Рентген сүрөтү микроструктурада мартенситтин, кармалып калган аустениттин жана карбиддердин болушун көрсөтөт (г).
Орточо микрокатуулугу 625,7 + 7,5 HV5 болуп саналат, бул жылуулук менен дарылоосуз шарттуу иштетилген мартенситтик дат баспас болоттон (450 HV)1 салыштырмалуу жогорку катуулукту көрсөтөт.Жогорку V карбиддердин жана жогорку Cr карбиддердин наноидентациялык катуулугу тиешелүүлүгүнө жараша 12 жана 32,5 GPa39 жана 13-22 GPa40 ортосунда экени билдирилди.Ошентип, ELP менен мамиле HCMSS жогорку катуулугу карбид тармагынын пайда болушуна өбөлгө жогорку көмүртектүү мазмуну менен шартталган.Ошентип, ELP менен мамиле HSMSS жакшы микроструктуралык мүнөздөмөлөрдү жана эч кандай кошумча пост-термикалык дарылоосуз катуулугун көрсөтөт.
Үлгүлөр үчүн 3 Н жана 10 Н үчүн орточо сүрүлүү коэффициентинин (CoF) ийри сызыктары 3-сүрөттө берилген, сүрүлүүнүн минималдуу жана максималдуу маанилеринин диапазону тунук көлөкө менен белгиленген.Ар бир ийри сызык кириш фазасын жана стабилдүү абал фазасын көрсөтөт.Кирүү фазасы 0,41 ± 0,24,3 Н болгон CoF (±SD) менен 1,2 мде жана 0,71 ± 0,16,10 Н КФ менен 3,7 мде, сүрүлүү токтогондо фазалык стабилдүү абалга өткөнгө чейин аяктайт.тез өзгөрбөйт.Кичинекей контакт аянтына жана одоно пластикалык деформацияга байланыштуу, сүрүлүү күчү 3 Н жана 10 Н боюнча иштөө стадиясында тездик менен өстү, мында 10 Нда көбүрөөк сүрүлүү күчү жана узак жылма аралык пайда болду. 3 N менен салыштырганда, жер үстүндөгү зыян жогору.3 N жана 10 N үчүн стационардык фазадагы CoF маанилери тиешелүүлүгүнө жараша 0,78 ± 0,05 жана 0,67 ± 0,01.CoF 10 Нда иш жүзүндө туруктуу жана 3 Нда акырындык менен көбөйөт. Чектелген адабияттарда L-PBF менен иштетилген дат баспас болоттун CoF аз колдонулган жүктөмдөгү керамикалык реакция органдарына салыштырмалуу 0,5тен 0,728ге чейин, 20, 42ге чейин жетет. бул изилдөөдө өлчөнгөн CoF баалуулуктары менен жакшы макулдашуу.Туруктуу абалдагы жүктүн көбөйүшү менен (болжол менен 14,1%) CoF азайышын эскирилген бет менен аналогунун ортосундагы тилкеде пайда болгон беттик деградацияга байланыштырууга болот, ал кийинки бөлүмдө андан ары талдоо аркылуу каралат. эскирген үлгүлөрү.
3 N жана 10 N боюнча жылма жолдордо ELP менен иштетилген VSMSS үлгүлөрүнүн сүрүлүү коэффициенттери, ар бир ийри сызык үчүн стационардык фаза белгиленген.
HKMS (625,7 HV) өзгөчө эскирүү ылдамдыгы тиешелүүлүгүнө жараша 3 N жана 10 N боюнча 6,56 ± 0,33 × 10-6 мм3/Нм жана 9,66 ± 0,37 × 10-6 мм3/Нм деп бааланат (сүрөт. 4).Ошентип, эскирүү ылдамдыгы L-PBF жана PH SS17,43 менен иштетилген аустенит боюнча болгон изилдөөлөр менен жакшы макулдашып, жүктүн өсүшү менен көбөйөт.Ошол эле трибологиялык шарттарда, 3 N боюнча эскирүү ылдамдыгы L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10-5 мм3 / Нм, 229 HV) менен иштетилген аустениттик дат баспас болоттун бештен бир бөлүгүн түзөт, мурунку учурдагыдай .8. Мындан тышкары, 3 N боюнча HCMSS эскирүү ылдамдыгы кадимки иштетилген аустениттик дат баспас болоттон бир кыйла төмөн болгон жана, атап айтканда, жогорку изотроптук басылган караганда жогору болгон (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 мм3)./Нм, 176 HV) жана куюлган (к = 4,70 ± 0,3 × 10-5 мм3 / Нм, 156 HV) иштетилген аустениттик дат баспас болоттон жасалган, 8, тиешелүүлүгүнө жараша.Адабияттагы бул изилдөөлөр менен салыштырганда, HCMSSтин жакшыртылган эскирүү туруктуулугу жогорку көмүртектүү мазмунга жана түзүлгөн карбид тармагына байланыштуу, натыйжада кошумча түрдө иштетилген аустениттик дат баспас болотторго караганда жогорку катуулукка алып келет.HCMSS үлгүлөрүнүн эскирүү ылдамдыгын андан ары изилдөө үчүн, окшош иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтүү аспап болот (HCMTS) үлгүсү (катуулугу 790 HV) окшош шарттарда (3 Н жана 10 Н) салыштыруу үчүн сыналган;Кошумча материал HCMTS Surface Profile картасы (Кошумча S2 сүрөт).HCMSS кийүү ылдамдыгы (k = 6,56 ± 0,34 × 10-6 мм3 / Нм) 3 N боюнча HCMTS менен дээрлик бирдей (k = 6,65 ± 0,68 × 10-6 мм3 / Нм), бул эң сонун эскирүү туруктуулугун көрсөтөт. .Бул мүнөздөмөлөр негизинен HCMSS микроструктуралык өзгөчөлүктөрүнө таандык (башкача айтканда, карбиддин жогорку мазмуну, өлчөмү, формасы жана матрицадагы карбид бөлүкчөлөрүнүн таралышы, 3.1-бөлүмдө сүрөттөлгөндөй).Мурда маалымдалгандай31,44, карбид мазмуну эскирүү тырыгынын кеңдигине жана тереңдигине жана микро-абразивдүү эскирүү механизмине таасир этет.Бирок, карбид мазмуну 10 N боюнча өлчөмдү коргоо үчүн жетишсиз, натыйжада эскирүү көбөйөт.Кийинки бөлүмдө эскирүү бетинин морфологиясы жана топографиясы HCMSSтин эскирүү ылдамдыгына таасир этүүчү негизги эскирүү жана деформация механизмдерин түшүндүрүү үчүн колдонулат.10 N, VCMSS эскирүү ылдамдыгы (k = 9,66 ± 0,37 × 10-6 мм3 / Нм) VKMTS (k = 5,45 ± 0,69 × 10-6 мм3 / Нм) караганда жогору.Тескерисинче, бул эскирүү көрсөткүчтөрү дагы эле бир топ жогору: окшош сыноо шарттарында хром жана стеллиттин негизиндеги жабуунун эскирүү ылдамдыгы HCMSS45,46га караганда төмөн.Акыр-аягы, глиноземдин жогорку катуулугунан улам (1500 HV), жупташуу эскирүү ылдамдыгы анчалык деле жок жана үлгүдөн алюминий шарларына материалды өткөрүү белгилери табылган.
Жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттон (HMCSS) ELR иштетүүдө, жогорку көмүртектүү мартенситтүү аспаптык болоттон (HCMTS) жана L-PBF ELR иштетүүдө, ар кандай колдонууда аустениттик дат баспас болоттон (316LSS) куюу жана жогорку изотроптук престүү (HIP) иштетүүдө өзгөчө эскирүү ылдамдыктар жүктөлөт.Чачыратуу схемасы өлчөөлөрдүн стандарттык четтөөсүн көрсөтөт.Аустениттик дат баспас болоттор үчүн маалыматтар 8ден алынган.
Хром жана стеллит сыяктуу катуу жабуулар кошумча иштетилген эритме системаларына караганда жакшыраак эскирүүгө туруштук бере алат, ал эми кошумча иштетүү (1) микроструктураны жакшыртат, айрыкча тыгыздыгы ар түрдүү материалдар үчүн.акыркы бөлүгүндө операциялар;жана (3) интегралдык суюктуктун динамикалык подшипниктери сыяктуу жаңы беттик топологияларды түзүү.Мындан тышкары, AM геометриялык дизайн ийкемдүүлүгүн сунуш кылат.Бул изилдөө өзгөчө жаңы жана маанилүү, анткени бул жаңы иштелип чыккан металл эритмелеринин EBM менен эскирүү өзгөчөлүктөрүн аныктоо үчүн абдан маанилүү, алар үчүн азыркы адабияттар өтө чектелген.
3 N боюнча эскирген бетинин морфологиясы жана эскирилген үлгүлөрдүн морфологиясы сүрөттө көрсөтүлгөн.5, бул жерде негизги эскирүү механизми кычкылдануу менен коштолгон абразия болуп саналат.Биринчиден, болот субстрат пластикалык түрдө деформацияланып, андан кийин беттин профилинде көрсөтүлгөндөй тереңдиги 1-3 мкм болгон оюктарды пайда кылуу үчүн алынып салынат (сүрөт 5а).Үзгүлтүксүз сыдырууда пайда болгон сүрүлмөлүү жылуулуктун эсебинен алынып салынган материал трибологиялык системанын интерфейсинде калып, жогорку хром жана ванадий карбиддерин курчап турган жогорку темир кычкылынын чакан аралдарынан турган трибологиялык катмарды түзөт (5б-сүрөт жана 2-таблица).), ошондой эле L-PBF15,17 менен иштетилген аустениттик дат баспас болоттон жасалганы кабарлангандай.fig боюнча.5c эскирүү тырыгынын борборунда пайда болгон интенсивдүү кычкылданууну көрсөтөт.Ошентип, сүрүлүү катмарынын пайда болушуна сүрүлүү катмарынын (б.а. оксид катмарынын) бузулушу көмөктөшөт (5f-сүрөт) же материалдын алынышы микроструктуранын ичиндеги алсыз аймактарда болуп, ошону менен материалдын алынышын тездетет.Эки учурда тең сүрүлүү катмарынын бузулушу интерфейсте эскирүү продуктуларынын пайда болушуна алып келет, бул 3N стабилдүү абалында КФнын көбөйүү тенденциясына себеп болушу мүмкүн (3-сүрөт).Мындан тышкары, эскирүү жолунда оксиддердин жана бош эскирүү бөлүкчөлөрүнүн натыйжасында үч бөлүктөн турган эскирүү белгилери бар, бул акыры субстратта микро чийиктердин пайда болушуна алып келет (сүр. 5б, д)9,12,47.
3 Нда ELP менен иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттун эскирүү бетинин морфологиясынын беттик профили (а) жана фотомикросүрөттөрү (b-f), BSE режиминде эскирүү белгисинин кесилиши (d) жана эскирүүнүн оптикалык микроскопиясы бети 3 Н (г) глинозем шарында.
Слип тилкелери болоттон жасалган субстратта пайда болуп, эскирүүдөн улам пластикалык деформацияны көрсөтүп турат (сүрөт 5e).Окшош натыйжалар L-PBF менен иштетилген SS47 аустениттик болоттун эскирүү жүрүм-турумун изилдөөдө да алынган.Ванадийге бай карбиддердин багытын өзгөртүү, ошондой эле жылма учурунда болот матрицасынын пластикалык деформациясын көрсөтөт (5е-сүрөт).Эскилик белгисинин кесилишинин микросүрөттөрү микрожарыктар менен курчалган майда тегерек чуңкурлардын бар экендигин көрсөтөт (5г-сүрөт), бул жер бетине жакын жерде ашыкча пластикалык деформациядан улам болушу мүмкүн.Алюминий кычкылынын чөйрөлөрүнө материалды өткөрүү чектелген, ал эми шарлар бүтүн бойдон калган (сүрөт 5г).
Үлгүлөрдүн туурасы жана эскирүү тереңдиги жүктүн көбөйүшү менен (10 N боюнча) көбөйдү, бул жер бетинин топографиялык картасында көрсөтүлгөндөй (6а-сүрөт).Абразия жана кычкылдануу мурдагыдай эле үстөмдүк кылуучу эскирүү механизмдери болуп саналат жана эскирүү жолунда микро сызыктардын санынын көбөйүшү үч бөлүктөн турган эскирүү 10 Нда да болоорун көрсөтөт (6б-сүрөт).EDX анализи темирге бай оксид аралдарынын пайда болгонун көрсөттү.Спектрлердеги Al чокулары заттын контрагенттен үлгүгө өтүүсү 10 Нда болгондугун ырастады (6c-сүрөт жана 3-таблица), ал эми 3 Нда байкалган эмес (2-таблица).Үч дененин эскириши оксид аралдарынын жана аналогдорунун эскирүү бөлүкчөлөрүнөн келип чыгат, мында деталдуу EDX анализи аналогдордон материалдын өтүшүн көрсөттү (Кошумча S3 жана S1 таблица).Оксид аралдарынын өнүгүшү терең чуңкурлар менен байланышкан, ал 3N да байкалат (5-сүрөт).Карбиддердин крекинги жана фрагменти негизинен 10 Н Крга бай карбиддерде болот (6е, е-сүрөт).Мындан тышкары, жогорку V карбиддер кабыгы жана курчап турган матрицаны кийет, бул өз кезегинде үч бөлүктөн турган эскирүүнү пайда кылат.Көлөмү жана формасы боюнча бийик V карбидине окшош чуңкур (кызыл тегерекче менен белгиленген) жолдун кесилишинде да пайда болгон (6d-сүрөт) (карбиддин өлчөмүн жана формасынын анализин караңыз. 3.1), бул жогорку V карбиддин карбид V матрицадан 10 Нда үлпүлдөп кетиши мүмкүн. Жогорку V карбиддердин тегерек формасы тартылуу эффектине көмөктөшөт, ал эми агломерацияланган жогорку Cr карбиддер крекингге жакын (сүрөт 6e, f).Бул бузулуу жүрүм-туруму матрицанын пластикалык деформацияга туруштук берүү жөндөмдүүлүгүнөн ашып кеткендигин жана микроструктура 10 Нда жетишээрлик таасир тийгизе албагандыгын көрсөтөт. Беттин астындагы вертикалдык крекинг (сүрөт 6d) жылган кезде пайда болгон пластикалык деформациянын интенсивдүүлүгүн көрсөтөт.Жүктүн көбөйүшү менен материалдын эскирген жолдон глинозем шарына өтүшү байкалат (сүр. 6г), ал 10 Нда стабилдүү абалда болушу мүмкүн. CoF маанилеринин төмөндөшүнүн негизги себеби (3-сүрөт).
10 Нда EBA менен иштетилген жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттон жасалган эскирген беттик топографиянын (b-f) беттик профили (a) жана фотомикросүрөттөрү (b-f), BSE режиминде (d) жана оптикалык микроскоптун бети глинозем шарынын 10 Н (г).
Жылмалуу эскирүү учурунда бет антителолордон пайда болгон кысуу жана жылма стресстерге дуушар болот, натыйжада эскирген беттин астында олуттуу пластикалык деформация пайда болот34,48,49.Демек, иштин катуулануусу материалдын эскирүү жүрүм-турумун аныктоочу эскирүү жана деформация механизмдерине таасир этүүчү пластикалык деформациядан улам беттин астында пайда болушу мүмкүн.Ошондуктан, бул изилдөөдө жүктүн функциясы катары эскирүү жолунун ылдый жагындагы пластикалык деформация зонасын (PDZ) өнүктүрүүнү аныктоо үчүн кесилишинин катуулук картасы (2.4-бөлүмдө кеңири айтылгандай) аткарылган.Анткени, мурунку бөлүмдөрдө айтылгандай, пластикалык деформациянын ачык белгилери эскирүү изинин ылдый жагында байкалган (5г, 6г-сүрөт), айрыкча 10 Н.
fig боюнча.7-сүрөттө 3 N жана 10 N боюнча ELP менен иштетилген HCMSS кийүү белгилеринин кесилишинин катуулук диаграммалары көрсөтүлгөн. Белгилей кетчү нерсе, бул катуулуктун маанилери жумуштун катуулануусунун таасирин баалоо үчүн индекс катары колдонулган.Тозуу белгисинин астындагы катуулуктун өзгөрүүсү 3 Нда 667ден 672 ВВге чейин (7а-сүрөт), бул иштин катуулануусу анчалык деле маанилүү эмес экенин көрсөтүп турат.Кыязы, микрокатуулугу картасынын резолюциясынын төмөндүгүнө байланыштуу (б.а. белгилердин ортосундагы аралык) колдонулган катуулукту өлчөө ыкмасы катуулуктун өзгөрүшүн байкай алган эмес.Тескерисинче, PDZ зоналары 677ден 686 HVге чейинки катуулуктун маанилери менен максималдуу тереңдиги 118 мкм жана узундугу 488 мкм 10 Нда байкалган (сүрөт 7б), бул эскирүү жолунун кеңдигине ( Сүрөт 6а)).Жүктөлгөн PDZ өлчөмүнүн өзгөрүшү боюнча окшош маалыматтар L-PBF менен иштетилген SS47деги эскирүү изилдөөсүндө табылган.Натыйжалар кармалып калган аустениттин болушу кошумчалап даярдалган 3, 12, 50 болоттордун ийкемдүүлүгүнө таасирин тийгизип, пластикалык деформация учурунда (фазалык трансформациянын пластикалык эффектиси) кармалып калган аустенит болсо болоттун катуулануусун күчөтөрүн көрсөттү.болот 51. VCMSS үлгүсүндө мурда талкууланган рентгендик дифракция үлгүсүнө ылайык кармалып калган аустенит камтылгандыктан (2е-сүрөт), микроструктурадагы кармалып калган аустенит контакт учурунда мартенситке айланышы мүмкүн, ошону менен PDZ катуулугун жогорулатат ( 7b-сүрөт).Мындан тышкары, эскирүү жолунда пайда болгон тайгалак пайда болушу (сүр. 5e, 6f) ошондой эле жылма контактта жылышуу стрессинин таасири астында дислокациялык тайгалоодон келип чыккан пластикалык деформацияны көрсөтөт.Бирок, 3 Нда индукцияланган жылышуу стресси дислокациянын жогорку тыгыздыгын же кармалып калган аустениттин мартенситке айланышы колдонулган ыкма менен байкалган жетишсиз болгон, ошондуктан жумуштун катуулануусу 10 Нда гана байкалган (7б-сүрөт).
3 Н (а) жана 10 Н (б) электр разрядында иштетүүгө дуушар болгон жогорку көмүртектүү мартенситтүү дат баспас болоттон жасалган эскирүү жолдорунун кесилишинин катуулугунун диаграммалары.
Бул изилдөө ELR менен мамиле кылган жаңы жогорку көмүртектүү мартенситтик дат баспас болоттун эскирүү жүрүм-турумун жана микроструктуралык мүнөздөмөлөрүн көрсөтөт.Кургак эскирүү сыноолору ар кандай жүктөрдүн астында тайгалоодо жүргүзүлдү, эскирген үлгүлөр электрондук микроскопиянын, лазердик профилометрдин жана эскирүү жолдорунун кесилиштеринин катуулук карталарынын жардамы менен изилденди.
Микроструктуралык анализ мартенситтин матрицасында хромдун (~18,2% карбиддер) жана ванадийдин (~4,3% карбиддер) жогорку мазмуну менен карбиддердин бир калыпта бөлүштүрүлүшүн жана салыштырмалуу жогорку микрокатуулугу бар аустенитти кармаганын көрсөттү.Үстөмдүк кийүү механизмдери аз жүктөмдө эскирүү жана кычкылдануу болуп саналат, ал эми чоюлган жогорку V-карбиддер жана борпоң бүртүктүү оксиддер менен шартталган үч дененин эскириши да жогорулаган жүктөрдө эскирүүгө өбөлгө түзөт.Кийилүү ылдамдыгы L-PBF жана кадимки иштетилген аустениттик дат баспас болоттон жакшыраак, ал тургай, аз жүктөмдө EBM иштетилген инструменттүү болотторго окшош.КоФ мааниси материалдын карама-каршы денеге өтүшүнө байланыштуу жүктүн өсүшү менен төмөндөйт.Кесилиштин катуулук картасын түзүү ыкмасын колдонуу менен пластикалык деформация зонасы эскирүү белгисинин астында көрсөтүлгөн.Мүмкүн болгон данды тактоо жана матрицадагы фазалык өтүүлөрдү жумуштун катуулашынын таасирин жакшыраак түшүнүү үчүн электрондун артка чачыраган дифракциясын колдонуу менен андан ары изилдөөгө болот.Микрокатуулугу картасынын төмөн резолюциясы аз колдонулган жүктөмдө эскирүү зонасы катуулугун визуализациялоого мүмкүндүк бербейт, андыктан наноиндентация ошол эле ыкманы колдонуу менен жогорку резолюциядагы катуулуктун өзгөрүүлөрүн камсыздай алат.
Бул изилдөө биринчи жолу ELR менен иштетилген жаңы жогорку көмүртектүү мартенситтик дат баспас болоттун эскирүү туруктуулугун жана сүрүлүү касиеттерин комплекстүү талдоону сунуштайт.AM геометриялык дизайн эркиндигин жана AM менен иштетүү кадамдарын азайтуу мүмкүнчүлүгүн эске алуу менен, бул изилдөө бул жаңы материалды өндүрүүгө жана аны эскирүү менен байланышкан түзүлүштөрдө шахталардан тартып татаал муздатуу каналы бар пластикалык инъекциялык калыптарга чейин колдонууга жол ачышы мүмкүн.
Bhat, BN Aerospace материалдары жана колдонмолору, том.255 (Америкалык аэронавтика жана астронавтика коому, 2018).
Bajaj, P. жана башкалар.Кошумча өндүрүшүндө болот: анын микроструктурасын жана касиеттерин карап чыгуу.алма матер.илим.долбоор.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. жана Passeggio, F. Жылдыруу учурунда EN 3358 дат баспас болоттон жасалган аэрокосмостук компоненттеринин эскирүү бетине зыян.Бир туугандык.Эд.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Деброй, Т.Металл компоненттеринин кошумча өндүрүшү - процесс, структура жана аткаруу.программалоо.алма матер.илим.92, 112–224 (2018).
Герцог Д., Сежда В., Вициск Е. жана Эммельман С. Металл кошумчаларын өндүрүү.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM Эл аралык.Кошумчаларды өндүрүү технологиясы үчүн стандарттык терминология.Тез өндүрүш.ассистент профессор.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Бартоломеу Ф. жана башкалар.316L дат баспас болоттон жасалган механикалык жана трибологиялык касиеттери – селективдүү лазердик эрүүнүн, ысык басуунун жана кадимки куюунун салыштыруусу.кошуу.өндүрүүчүсү.16, 81–89 (2017).
Бахшван, M., Myant, KW, Reddichoff, T., жана Pham, MS микроструктурасынын салымы Additively Fabricated 316L Дат баспас болоттон жасалган Кургак Sliding Wear механизмдери жана анизотропия.алма матер.дек.196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dowson K. and Tatlock GJ. Механикалык реакция жана темир оксидинин дисперсиясы менен катууланган болот конструкцияларынын деформациясынын механизмдери, тандап лазердик эрүү аркылуу алынган.журнал.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI жана Ахтар, F. Катуу / ийкемдүү сигма жаан-чачындын жардамы менен бөлмөдө жана жогорку температурада SLM 2507 жылуулук менен дарылоодон кийин жогорку тартиптеги механикалык күч.Металл (Базель).9, (2019).
Lashgari, HR, Конг, К., Adabifiroozjaei, E. жана Li, S. Микроструктура, жылуулуктан кийинки реакция жана 3D-басылган 17-4 PH дат баспас болоттон жасалган tribological касиеттери.456–457 кийип, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y., жана Чжан, L. тыгыздоо жүрүм-туруму, микроструктура эволюциясы жана TiC / AISI420 дат баспас болоттон жасалган композиттердин механикалык касиеттери тандап лазердик эрүү менен жасалган.алма матер.дек.187, 1–13 (2020).
Чжао X. жана башкалар.Тандалма лазердик эритүүнү колдонуу менен AISI 420 дат баспас болоттон жасалган даярдоо жана мүнөздөмө.алма матер.өндүрүүчүсү.процесс.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. жана Alrbey K. 316L дат баспас болоттон жасалган селлективдүү лазердик эрүүлөрдүн жылма кийүү өзгөчөлүктөрү жана коррозия жүрүм-туруму.J. Алма матер.долбоор.аткаруу.23, 518–526 (2013).
Шибата, К.Мунай майлоочу дат баспас болоттон жасалган сүрүлүү жана эскирүү [J].Tribiol.ички 104, 183–190 (2016).