Ein Team von Ingenieuren des Massachusetts Institute of Technology berichtet über eine einfache und kostengünstige Methode zur Herstellung von mit Keramik-Nanofasern verstärktem Inconel 718-Material für den Einsatz in additiven Metall-PBF-Herstellungsprozessen. Das Forschungsteam ist davon überzeugt, dass ihre Methode, 3D-gedruckte Metallpulver mit keramischen Nanodrähten zu verstärken, auch zur Verbesserung vieler anderer Materialien eingesetzt werden könnte. Schlüsselmaterialien für viele wichtige Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Energieerzeugung müssen extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen und Zugbelastungen ohne Ausfall standhalten. Daher bietet diese vom MIT entwickelte neue verstärkte Superlegierung ein breites Anwendungsspektrum in anspruchsvollen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt.
„Die Entwicklung von Materialien, die besser für extreme Umgebungen geeignet sind, ist für uns immer ein dringendes Bedürfnis, und wir glauben, dass dieser Ansatz Auswirkungen auf andere Materialien in der Zukunft hat“, sagte Ju Li, Professor für Nukleartechnik bei der Battelle Energy Alliance und Professor an der Abteilung für Kerntechnik des MIT Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (DMSE). riesiges Potenzial.“
Die Forschung wurde in der Additive Manufacturing-Ausgabe vom 5. April in einem Artikel mit dem Titel „Strengthening additiv hergestelltes Inconel 718 durch In-situ-Formation von Nanocarbiden und Siliziden“ von Li vom Materials Research Laboratory (MRL) veröffentlicht. Er ist einer der drei korrespondierenden Autoren der Arbeit. Die beiden anderen korrespondierenden Autoren sind Professor Chen Wen von der University of Massachusetts Amherst und Professor A. John Hart vom Department of Mechanical Engineering am Massachusetts Institute of Technology.
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Links zu verwandten Artikeln:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via Prozent 3Dihub=
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△Zusammenfassung der Papierbilder
Die Co-Erstautoren des Artikels sind die Postdocs Emre Tekoğlu und Alexander O'Brien vom Department of Nuclear Science and Engineering (NSE) des MIT; Alexander D. O'Brien, ein NSE-Doktorand; und Liu von UMass Amherst. gesund. Die anderen Autoren sind Baoming Wang, ein DMSE-Postdoc am MIT; Sina Kavak von der Technischen Universität Istanbul; MRL-Forscher Yong Zhang; DMSE-Doktorand So Yeon Kim; NSE-Doktorand Wang Shitong; und Duygu Agaogullari von der Technischen Universität Istanbul. Diese Forschung wurde von Eni SpA durch die MIT Energy Initiative, die National Science Foundation und ARPA-E unterstützt.
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△Die Co-Erstautoren der Forschungsarbeit sind (von links nach rechts): Jian Liu von der University of Massachusetts Amherst sowie Emre Tekoğlu und Alexander O'Brien vom Massachusetts Institute of Technology.
bessere Leistung
Die Methode des Forschungsteams basiert auf dem Material Inconel 718, einer beliebten „Superlegierung“, die in additiven Fertigungsanwendungen verwendet wird, die extremen Bedingungen wie 700 Grad Celsius (ca. 1.300 Grad Fahrenheit) standhalten müssen. Das Team schreibt, dass sie kommerzielles Inconel 718-Pulver mit einer kleinen Menge keramischer Nanofasern gemahlen haben, was zu einer gleichmäßigen Beschichtung der Nanokeramik auf der Oberfläche der Inconel-Partikel führte.
Das resultierende Pulver wird dann zur Herstellung von Teilen durch Laser-Pulverbettschmelzen verwendet. Die Forscher fanden heraus, dass mit dem neuen Pulver hergestellte Teile deutlich weniger Porosität und Risse aufwiesen als Teile, die nur mit Inconel718 hergestellt wurden. Dies führt wiederum zu einer deutlich höheren Festigkeit der Teile, was noch viele weitere Vorteile mit sich bringt. Sie sind beispielsweise duktiler bzw. dehnbarer und weisen eine bessere Beständigkeit gegenüber Strahlung und hohen Temperaturbelastungen auf.
„Außerdem ist der Verstärkungsprozess selbst kostengünstig und funktioniert mit vorhandenen 3D-Druckern. Verwenden Sie einfach unser Pulver und Sie erhalten eine bessere Leistung“, sagte Li.
Xu Song, ein Assistenzprofessor an der Chinesischen Universität Hongkong, der nicht an dieser Arbeit beteiligt war, kommentierte: „In diesem Artikel schlagen die Autoren eine neue Methode zum Drucken von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen aus der Nickelbasislegierung 718 vor, die durch keramische Nanofasern verstärkt sind.“ Der Laserschmelzprozess induziert Die In-situ-Auflösung der Keramik erhöht die Hitzebeständigkeit und Festigkeit von Inconel718. Darüber hinaus verringert die In-situ-Verstärkung die Korngröße und eliminiert Defekte. Der 3D-Druck zukünftiger Metalllegierungen, einschließlich der Modifikation von Hoch -Reflexionsvermögen Kupfer und die Bruchhemmung der Superlegierung, alle könnten eindeutig von dieser Technologie profitieren.
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△Ein Forschungsteam am Massachusetts Institute of Technology berichtet über eine einfache und kostengünstige Methode zur Herstellung wichtiger Verstärkungsmaterialien für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie zur Kernenergieerzeugung. Der „Biber“ und andere Formen auf dem bedruckten Substrat auf diesem Foto wurden mithilfe neuer Technologie erstellt. Bildnachweis: Alexander O'Brien
riesiger neuer Raum
Prof. Li sagte: „Diese Arbeit könnte einen riesigen neuen Raum für das Legierungsdesign eröffnen, da ultradünne 3D-gedruckte Metalllegierungsschichten viel schneller abgekühlt werden können als Massenkomponenten, die mit herkömmlichen Schmelzerstarrungsprozessen hergestellt werden. Daher bestimmen viele der chemischen Zusammensetzungen das.“ „Die Vorteile, die sich auf das Gießen anwenden lassen, scheinen auf diese Art des 3D-Drucks nicht zuzutreffen. Wir haben also einen viel größeren kompositorischen Spielraum, um das Hinzufügen unedler Metalle zu Keramiken zu erforschen.“
Emre Tekoğlu, einer der Hauptautoren der Forschungsarbeit, fügte hinzu: „Diese Komposition ist eine der ersten, die wir entworfen haben, daher ist es sehr aufregend, diese Ergebnisse im wirklichen Leben zu erzielen. Es gibt noch viel Raum für Erkundungen.“ . Wir werden weiter forschen. Die neue Inconel-Verbundformulierung hat endlich zur Entwicklung von Materialien geführt, die extremeren Umgebungen standhalten können.“
Ein weiterer Hauptautor, Alexander O'Brien, kommt zu dem Schluss: „Die Präzision und Skalierbarkeit, die der 3D-Druck ermöglicht, eröffnet neue Welten an Möglichkeiten für das Materialdesign. Unsere Ergebnisse hier sind ein aufregender erster Schritt in einem Prozess, der mit Sicherheit einen großen Einfluss auf die haben wird.“ Gestaltung der zukünftigen Atom-, Luft- und Raumfahrt- und gesamten Energieerzeugung.
