Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Әр слайдта үш мақаланы көрсететін слайдерлер.Слайдтар арқылы жылжу үшін артқа және келесі түймелерді немесе әр слайд бойынша жылжу үшін соңында слайд контроллері түймелерін пайдаланыңыз.

ASTM A240 304 316 тот баспайтын болаттан жасалған орташа қалың табақты кесуге және реттеуге болады Қытай зауытының бағасы

Материалдық дәрежесі: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Түрі: ферритті, аустениттік, мартенситті, дуплексті
Технология: Суық илек және ыстық илек
Сертификаттар: ISO9001, CE, SGS жыл сайын
Қызмет: үшінші тарап сынағы
Жеткізу: 10-15 күн ішінде немесе санын ескере отырып

Тот баспайтын болат - ең аз хром мөлшері 10,5% болатын темір қорытпасы.Хром құрамы болат бетінде пассивация қабаты деп аталатын жұқа хром оксиді қабығын жасайды.Бұл қабат болат бетінде коррозияның пайда болуына жол бермейді;болаттағы хром мөлшері неғұрлым көп болса, соғұрлым коррозияға төзімділік артады.

Болат сонымен қатар көміртегі, кремний және марганец сияқты басқа элементтердің әртүрлі мөлшерін қамтиды.Коррозияға төзімділікті (никель) және қалыптасу қабілетін (молибден) арттыру үшін басқа элементтерді қосуға болады.

Шамамен 22,5 томнан тұратын жоғары көміртекті мартенситті баспайтын болаттың (HCMSS) әрекеті.Құрамында хром (Cr) және ванадий (V) жоғары % карбидтер электронды сәулелік балқыту (ЭБМ) арқылы бекітілді.Микроқұрылым мартенситті және қалдық аустениттік фазалардан тұрады, субмикронды жоғары V және микрон жоғары Cr карбидтері біркелкі таралған, қаттылық салыстырмалы түрде жоғары.Материалдың тозған жолдан қарсы денеге өтуіне байланысты тұрақты күйдегі жүктеменің жоғарылауымен CoF шамамен 14,1%-ға төмендейді.Дәл осылай өңделген мартенситті аспаптық болаттармен салыстырғанда, HCMSS тозу жылдамдығы төмен жүктемелерде бірдей дерлік.Тозудың үстемдік механизмі тозу жолының тотығуынан кейін болат матрицасын сүрту арқылы жою болып табылады, ал үш компонентті абразивті тозу жүктеменің жоғарылауымен жүреді.Тозу шрамының астындағы пластикалық деформация аймақтары көлденең қиманың қаттылық картасымен анықталған.Тозу жағдайлары жоғарылағанда пайда болатын ерекше құбылыстар карбидтің крекингі, ванадий карбидінің жоғары үзілуі және қалып крекингі ретінде сипатталады.Бұл зерттеу біліктерден пластикалық инъекциялық қалыптарға дейінгі тозу қолданбаларына арналған EBM компоненттерін өндіруге жол ашатын HCMSS қосымша өндірісінің тозу сипаттамаларына жарық түсіреді.
Тот баспайтын болат (SS) - жоғары коррозияға төзімділігі мен қолайлы механикалық қасиеттеріне байланысты аэроғарыш, автомобиль, тамақ және басқа да көптеген қолданбаларда кеңінен қолданылатын болаттардың жан-жақты тобы1,2,3.Олардың жоғары коррозияға төзімділігі HC құрамындағы хромның жоғары мөлшерімен (мас. 11,5% астам) байланысты, бұл бетінде хромы жоғары оксидті қабықшаның пайда болуына ықпал етеді1.Дегенмен, тот баспайтын болаттан жасалған сорттардың көпшілігінде көміртегі аз, сондықтан қаттылық пен тозуға төзімділігі шектеулі, нәтижесінде аэроғарыштық қону құрамдастары4 сияқты тозуға байланысты құрылғылардың қызмет ету мерзімі қысқарады.Әдетте олардың қаттылығы төмен (180-ден 450 ВВ диапазонында), тек кейбір термиялық өңдеуден өткен мартенситті баспайтын болаттардың қаттылығы жоғары (700 Вт дейін) және көміртегінің жоғары мөлшері (мас. 1,2% дейін) болады, бұл мартенситтің түзілуі.1. Қысқаша айтқанда, көміртегінің жоғары мөлшері мартенситтік трансформация температурасын төмендетеді, бұл толық мартенситтік микроқұрылымды қалыптастыруға және жоғары салқындату жылдамдығында тозуға төзімді микроқұрылымды алуға мүмкіндік береді.Қалыптың тозуға төзімділігін одан әрі жақсарту үшін болат матрицасына қатты фазаларды (мысалы, карбидтерді) қосуға болады.
Қоспа өндірісін (АМ) енгізу қалаған құрамы, микроқұрылымдық ерекшеліктері және жоғары механикалық қасиеттері бар жаңа материалдарды алуға болады5,6.Мысалы, ұнтақ қабатында балқыту (ПБФ), ең коммерцияланған қоспа дәнекерлеу процестерінің бірі, лазер немесе электронды сәулелер сияқты жылу көздерін пайдалана отырып, ұнтақтарды балқыту арқылы тығыз пішінді бөліктерді қалыптастыру үшін алдын ала легірленген ұнтақтарды тұндыруды қамтиды7.Бірнеше зерттеулер қосымша өңделген тот баспайтын болаттан жасалған бөлшектер дәстүрлі түрде жасалған бөлшектерден асып түсетінін көрсетті.Мысалы, аддитивті өңдеуге ұшыраған аустенитті тот баспайтын болаттардың микроқұрылымы (яғни, Холл-Петч қатынастары) арқасында жоғары механикалық қасиеттерге ие екендігі көрсетілген3,8,9.AM өңделген ферритті баспайтын болатты термиялық өңдеу олардың әдеттегі аналогтарына ұқсас механикалық қасиеттерді қамтамасыз ететін қосымша тұнбаларды шығарады3,10.Қосфазалы тот баспайтын болат жоғары беріктігі мен қаттылығы бар, қосымша өңдеу арқылы өңделеді, мұнда жақсартылған механикалық қасиеттері микроқұрылымдағы хромға бай интерметалл фазаларына байланысты11.Сонымен қатар, қоспамен шыңдалған мартенситті және PH тот баспайтын болаттардың жақсартылған механикалық қасиеттерін микроқұрылымдағы ұсталған аустенитті бақылау және өңдеу және термиялық өңдеу параметрлерін 3,12,13,14 оңтайландыру арқылы алуға болады.
Қазіргі уақытта басқа тот баспайтын болаттарға қарағанда АМ аустенитті баспайтын болаттардың трибологиялық қасиеттеріне көбірек көңіл бөлінді.316L өңделген ұнтақ қабатындағы (L-PBF) лазерлік балқытудың трибологиялық әрекеті AM өңдеу параметрлерінің функциясы ретінде зерттелді.Сканерлеу жылдамдығын азайту немесе лазер қуатын арттыру арқылы кеуектілікті азайту тозуға төзімділікті жақсартатыны көрсетілді15,16.Li және т.б.17 әртүрлі параметрлер бойынша (жүктеме, жиілік және температура) құрғақ сырғанау тозуын сынап көрді және бөлме температурасында тозу негізгі тозу механизмі екенін көрсетті, ал сырғанау жылдамдығы мен температураның жоғарылауы тотығуға ықпал етеді.Алынған оксид қабаты мойынтіректің жұмысын қамтамасыз етеді, үйкеліс температураның жоғарылауымен азаяды, ал жоғары температурада тозу жылдамдығы артады.Басқа зерттеулерде, L-PBF өңделген 316L матрицасына TiC18, TiB219 және SiC20 бөлшектерін қосу қатты бөлшектердің көлемдік үлесін ұлғайтумен тығыз жұмыста қатайтылған үйкеліс қабатын қалыптастыру арқылы тозуға төзімділікті жақсартты.Сондай-ақ L-PBF12 өңделген PH болатында және SS11 дуплексті болатта қорғаныш оксид қабаты байқалды, бұл ұсталған аустенитті термиялық өңдеуден кейінгі өңдеу12 арқылы шектеу тозуға төзімділікті жақсарта алатынын көрсетеді.Мұнда жинақталғандай, әдебиет негізінен 316L SS сериясының трибологиялық көрсеткіштеріне бағытталған, ал көміртегі мөлшері әлдеқайда жоғары мартенситтік қоспалар арқылы өндірілген баспайтын болаттар сериясының трибологиялық көрсеткіштері туралы деректер аз.
Электрондық сәулені балқыту (ЭБМ) - жоғары температураға және сканерлеу жылдамдығына жету қабілетіне байланысты жоғары ванадий және хром карбидтері сияқты отқа төзімді карбидтермен микроқұрылымдарды қалыптастыруға қабілетті L-PBF-ге ұқсас әдіс 21, 22. Тот баспайтын металдарды ЭБМ өңдеу бойынша бар әдебиеттер болат негізінен жарықтар мен кеуектерсіз микроқұрылымды алу және механикалық қасиеттері23, 24, 25, 26 жақсарту үшін оңтайлы ELM өңдеу параметрлерін анықтауға бағытталған, ал ДМ өңделген тот баспайтын болаттың трибологиялық қасиеттері бойынша жұмыс істейді.Осы уақытқа дейін ELR-мен өңделген жоғары көміртекті мартенситті тот баспайтын болаттың тозу механизмі шектеулі жағдайларда зерттелді және абразивтік (құмдақ сынағы), құрғақ және балшық эрозия жағдайында ауыр пластикалық деформацияның орын алатыны туралы хабарланды27.
Бұл зерттеу төменде сипатталған құрғақ сырғанау жағдайында ELR өңделген жоғары көміртекті мартенситті баспайтын болаттың тозуға төзімділігі мен үйкеліс қасиеттерін зерттеді.Біріншіден, микроқұрылымдық ерекшеліктер сканерлеуші ​​электрондық микроскопия (SEM), энергетикалық дисперсиялық рентгендік спектроскопия (EDX), рентгендік дифракция және кескінді талдау арқылы сипатталды.Осы әдістермен алынған мәліметтер, содан кейін әртүрлі жүктемелер кезінде құрғақ поршеньдік сынақтар арқылы трибологиялық мінез-құлықты бақылау үшін негіз ретінде пайдаланылады және соңында SEM-EDX және лазерлік профилометрлер көмегімен тозған бетінің морфологиясы зерттеледі.Тозу жылдамдығы сандық түрде анықталды және ұқсас өңделген мартенситті аспаптық болаттармен салыстырылды.Бұл осы SS жүйесін өңдеудің бір түрімен жиі қолданылатын тозу жүйелерімен салыстыру үшін негіз жасау үшін жасалды.Соңында, жанасу кезінде пайда болатын пластикалық деформацияны ашатын қаттылықты бейнелеу алгоритмі арқылы тозу жолының көлденең қимасының картасы көрсетілген.Айта кету керек, бұл зерттеуге арналған трибологиялық сынақтар осы жаңа материалдың трибологиялық қасиеттерін жақсырақ түсіну үшін және нақты қолданбаны модельдеу үшін емес.Бұл зерттеу қатал ортада жұмыс істеуді қажет ететін тозу қолданбалары үшін жаңа қосымша өндірілген мартенситті баспайтын болаттың трибологиялық қасиеттерін жақсырақ түсінуге ықпал етеді.
Vibenite® 350 брендімен ELR өңделген жоғары көміртекті мартенситті тот баспайтын болаттың (HCMSS) үлгілерін VBN Components AB, Швеция әзірлеген және жеткізген.Үлгінің номиналды химиялық құрамы: 1,9 С, 20,0 Кр, 1,0 Мо, 4,0 В, 73,1 Fe (масс.%).Алдымен құрғақ сырғанау үлгілері (40 мм × 20 мм × 5 мм) алынған тікбұрышты үлгілерден (42 мм × 22 мм × 7 мм) электрлік разрядты өңдеуді (EDM) пайдалана отырып, ешқандай кейінгі термиялық өңдеусіз жасалды.Содан кейін үлгілер шамамен 0,15 мкм беттің кедір-бұдырлығын (Ra) алу үшін түйір өлшемі 240-тан 2400 R-ге дейінгі SiC тегістеу қағазымен дәйекті түрде ұнтақталды.Сонымен қатар, номиналды химиялық құрамы 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 Вт, 4,0 В, 85,5 Fe (массасы .%) (коммерциялық түрде белгілі) EBM өңделген жоғары көміртекті мартенситті аспаптық болат (HCMTS) үлгілері. Vibenite® 150) Дәл осылай дайындалады.HCMTS құрамында көлемі бойынша 8% карбид бар және тек HCMSS тозу жылдамдығы деректерін салыстыру үшін пайдаланылады.
HCMSS микроқұрылымдық сипаттамасы Oxford Instruments компаниясының энергетикалық дисперсиялық рентгендік (EDX) XMax80 детекторымен жабдықталған SEM (FEI Quanta 250, АҚШ) көмегімен орындалды.Құрамында 3500 мкм2 болатын үш кездейсоқ фотомикрограф кері шашыраған электрондар (BSE) режимінде түсірілді, содан кейін аумақтық үлесті (яғни көлемдік үлес), өлшем мен пішінді анықтау үшін кескінді талдау (ImageJ®)28 көмегімен талданды.Байқалған сипаттамалық морфологияға байланысты аумақтық үлес көлемдік үлеске тең алынды.Сонымен қатар, карбидтердің пішіндік коэффициенті пішін факторының теңдеуі (Shfa) арқылы есептеледі:
Мұндағы Ai – карбидтің ауданы (мкм2) және Pi – карбидтің периметрі (мкм)29.Фазаларды анықтау үшін Co-Kα сәулеленуі (λ = 1,79026 Å) бар рентгендік дифрактометр (Bruker D8 Discover LynxEye 1D жолақ детекторы) арқылы ұнтақ рентгендік дифракция (XRD) орындалды.Үлгіні 2θ диапазонында 35° пен 130° аралығындағы қадам өлшемі 0,02° және қадам уақыты 2 секундта сканерлеңіз.XRD деректері 2021 жылы кристаллографиялық дерекқорды жаңартқан Diffract.EVA бағдарламалық құралы арқылы талданды. Сонымен қатар, микроқаттылықты анықтау үшін Vickers қаттылықты сынаушы (Struers Durascan 80, Австрия) пайдаланылды.ASTM E384-17 30 стандартына сәйкес металлографиялық түрде дайындалған үлгілерде 0,35 мм қадамдармен 10 секундта 5 кгс кезінде 30 басып шығару жасалды.Авторлар бұрын HCMTS31 микроқұрылымдық ерекшеліктерін сипаттаған.
Конфигурациясы басқа жерде егжей-тегжейлі сипатталған құрғақ поршенді тозу сынақтарын орындау үшін шарикті пластина трибометрі (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, АҚШ) пайдаланылды31.Сынақ параметрлері келесідей: 32 ASTM G133-05 стандартына сәйкес, жүктеме 3 Н, жиілік 1 Гц, инсульт 3 мм, ұзақтығы 1 сағат.Қарсы салмақ ретінде Redhill Precision, Чехия ұсынған диаметрі 10 мм, макроқаттылығы шамамен 1500 HV және бетінің кедір-бұдыры (Ra) шамамен 0,05 мкм алюминий оксиді шарлары (Al2O3, дәлдік класы 28/ISO 3290) пайдаланылды. .Теңестіру тепе-теңдікке байланысты болуы мүмкін тотығу әсерін болдырмау және ауыр тозу жағдайында үлгілердің тозу механизмдерін жақсы түсіну үшін таңдалды.Тозу жылдамдығы деректерін бар зерттеулермен салыстыру үшін сынақ параметрлері 8-нұсқадағымен бірдей екенін атап өткен жөн.Сонымен қатар, жоғары жүктемелер кезінде трибологиялық өнімділікті тексеру үшін 10 Н жүктемесі бар кері сынаулар сериясы жүргізілді, ал басқа сынақ параметрлері тұрақты болып қалды.Герц бойынша бастапқы жанасу қысымдары 3 Н және 10 Н кезінде сәйкесінше 7,7 МПа және 11,5 МПа.Тозуды сынау кезінде үйкеліс күші 45 Гц жиілікте тіркеліп, үйкелістің орташа коэффициенті (CoF) есептелді.Әрбір жүктеме үшін қоршаған орта жағдайында үш өлшем алынды.
Тозу траекториясы жоғарыда сипатталған SEM көмегімен зерттелді және EMF талдауы Aztec Acquisition тозу бетін талдау бағдарламалық құралы арқылы орындалды.Жұпталған текшенің тозған беті оптикалық микроскоптың көмегімен зерттелді (Keyence VHX-5000, Жапония).Контактісіз лазерлік профиль жасаушы (NanoFocus µScan, Германия) тозу белгісін z осі бойымен ±0,1 мкм және x және y осі бойымен 5 мкм тік ажыратымдылықпен сканерледі.Тозу шрамы бетінің профилінің картасы Matlab® бағдарламасында профиль өлшемдерінен алынған x, y, z координаталары арқылы жасалды.Беттік профиль картасынан алынған бірнеше тік тозу жолының профильдері тозу жолындағы тозу көлемінің жоғалуын есептеу үшін пайдаланылады.Көлемді жоғалту сым профилінің орташа көлденең қимасының ауданы мен тозу жолының ұзындығының көбейтіндісі ретінде есептелді және бұл әдістің қосымша мәліметтерін бұрын авторлар сипаттаған33.Осы жерден меншікті тозу жылдамдығы (k) келесі формула бойынша алынады:
Мұнда V – тозудан болатын көлемнің жоғалуы (мм3), W – түсірілген жүктеме (N), L – сырғанау қашықтығы (мм), k – меншікті тозу жылдамдығы (мм3/Нм)34.HCMSS тозу жылдамдығын салыстыру үшін HCMTS үшін үйкеліс деректері мен беттік профиль карталары қосымша материалға (Қосымша S1 суреті және S2 суреті) енгізілген.
Бұл зерттеуде тозу аймағының пластикалық деформациясының әрекетін (яғни жанасу қысымынан жұмыстың қатаюын) көрсету үшін тозу жолының көлденең қимасының қаттылық картасы пайдаланылды.Жылтыратылған үлгілер кескіш станокта (Struers Accutom-5, Австрия) алюминий оксиді кескіш дөңгелегімен кесілді және үлгілердің қалыңдығы бойынша 240-тан 4000 P-ге дейінгі SiC тегістеу қағазымен жылтыратылды.ASTM E348-17 сәйкес 0,5 кгс 10 с және 0,1 мм қашықтықта микроқаттылықты өлшеу.Басып шығарулар бетінен шамамен 60 мкм төмен 1,26 × 0,3 мм2 тікбұрышты торға орналастырылды (1-сурет), содан кейін басқа жерде сипатталған теңшелетін Matlab® коды арқылы қаттылық картасы жасалды35.Сонымен қатар, SEM көмегімен тозу аймағының көлденең қимасының микроқұрылымы зерттелді.
Көлденең қиманың орнын көрсететін тозу белгісінің схемасы (а) және көлденең қимада (b) анықталған белгіні көрсететін қаттылық картасының оптикалық микрографы.
ELP өңделген HCMSS микроқұрылымы матрицамен қоршалған біртекті карбидті желіден тұрады (2а, б-сурет).EDX талдауы сұр және қара карбидтердің сәйкесінше хром және ванадийге бай карбидтер екенін көрсетті (1-кесте).Суретті талдау нәтижесінде есептелген карбидтердің көлемдік үлесі ~22,5% (~18,2% жоғары хром карбидтері және ~4,3% жоғары ванадий карбидтері) деп бағаланады.Стандартты ауытқулары бар түйіршіктердің орташа өлшемдері V және Cr-қа бай карбидтер үшін сәйкесінше 0,64 ± 0,2 мкм және 1,84 ± 0,4 мкм құрайды (2c, d-сурет).Жоғары V карбидтер пішін факторы (±SD) шамамен 0,88±0,03 болатын дөңгелектенеді, өйткені пішін факторының мәндері 1-ге жақын дөңгелек карбидтерге сәйкес келеді.Керісінше, жоғары хром карбидтері мінсіз дөңгелек емес, пішін коэффициенті шамамен 0,56 ± 0,01, бұл агломерацияға байланысты болуы мүмкін.Мартенсит (α, bcc) және ұсталған аустенит (γ', fcc) дифракция шыңдары HCMSS рентгендік үлгісінде 2e-суретте көрсетілгендей анықталды.Сонымен қатар, рентгендік сурет екінші реттік карбидтердің болуын көрсетеді.Жоғары хромды карбидтер M3C2 және M23C6 типті карбидтер ретінде анықталды.Әдебиет деректеріне сәйкес, VC карбидтерінің 36,37,38 дифракциялық шыңдары ≈43° және 63°-та тіркелді, бұл VC шыңдары хромға бай карбидтердің M23C6 шыңдарымен маскирленгенін көрсетеді (2e-сурет).
Хром мен ванадийге бай карбидтерді және тот баспайтын болаттан жасалған матрицаны (электронды кері шашырау режимі) көрсететін EBL (a) төмен үлкейтуде және (b) жоғары ұлғайту кезінде өңделген жоғары көміртекті мартенситті баспайтын болаттың микроқұрылымы.Хромға бай (c) және ванадийге бай (d) карбидтердің түйір өлшемі бойынша таралуын көрсететін бағаналы графиктер.Рентгендік сурет микроқұрылымда мартенсит, ұсталған аустенит және карбидтердің болуын көрсетеді (d).
Орташа микроқаттылық 625,7 + 7,5 HV5 құрайды, бұл термиялық өңдеусіз әдеттегі өңделген мартенситті баспайтын болатпен (450 HV)1 салыстырғанда салыстырмалы түрде жоғары қаттылықты көрсетеді.Жоғары V карбидтердің және жоғары Cr карбидтерінің нано шегініс қаттылығы сәйкесінше 12 және 32,5 GPa39 және 13-22 GPa40 арасында екені хабарланады.Осылайша, ELP өңделген HCMSS жоғары қаттылығы карбидті желінің пайда болуына ықпал ететін көміртегінің жоғары болуына байланысты.Осылайша, ELP өңделген HSMSS ешқандай қосымша термиялық өңдеусіз жақсы микроқұрылымдық сипаттамалар мен қаттылықты көрсетеді.
Үлгілер үшін 3 Н және 10 Н кезіндегі орташа үйкеліс коэффициентінің (CoF) қисықтары 3-суретте көрсетілген, ең төменгі және максималды үйкеліс мәндерінің диапазоны мөлдір көлеңкелеумен белгіленген.Әрбір қисық кіріс фазасын және тұрақты күй фазасын көрсетеді.Іске қосу фазасы 0,41 ± 0,24,3 Н CoF (±SD) 1,2 м және үйкеліс тоқтаған кезде фазаның тұрақты күйіне өткенге дейін 0,71 ± 0,16,10 Н CoF 3,7 м-де аяқталады.тез өзгермейді.Кішігірім жанасу аймағына және өрескел бастапқы пластикалық деформацияға байланысты үйкеліс күші 3 Н және 10 Н кезінде іске қосу кезеңінде тез өсті, мұнда 10 Н жоғары үйкеліс күші және сырғанау қашықтығы ұзағырақ болды, бұл 3 Н-мен салыстырғанда бетінің зақымдануы жоғары.3 N және 10 N үшін стационарлық фазадағы CoF мәндері сәйкесінше 0,78 ± 0,05 және 0,67 ± 0,01 құрайды.CoF 10 Н-де іс жүзінде тұрақты және 3 Н-де бірте-бірте артады. Шектеулі әдебиеттерде L-PBF өңделген тот баспайтын болаттан жасалған төмен жүктемелердегі керамикалық реакциялық денелермен салыстырғандағы CoF 0,5-тен 0,728, 20, 42-ге дейін ауытқиды. осы зерттеуде өлшенген CoF мәндерімен жақсы келісім.Тұрақты күйдегі жүктеменің жоғарылауымен (шамамен 14,1%) CoF төмендеуін тозған бет пен аналогтың арасындағы шекарада пайда болатын беттік деградацияға жатқызуға болады, ол келесі тарауда тозу бетінің талдауы арқылы талқыланады. тозған үлгілер.
3 N және 10 N кезінде жылжымалы жолдарда ELP өңделген VSMSS үлгілерінің үйкеліс коэффициенттері, әрбір қисық үшін стационарлық фаза белгіленген.
HKMS (625,7 HV) тозуының меншікті жылдамдығы 3 Н және 10 Н кезінде сәйкесінше 6,56 ± 0,33 × 10–6 мм3/Нм және 9,66 ± 0,37 × 10–6 мм3/Нм деп бағаланады (4-сурет).Осылайша, тозу жылдамдығы жүктеменің артуымен артады, бұл L-PBF және PH SS17,43 өңделген аустенит бойынша бар зерттеулермен жақсы сәйкес келеді.Дәл осындай трибологиялық жағдайларда 3 Н кезінде тозу жылдамдығы L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10-5 мм3/Нм, 229 HV) өңделген аустениттік тот баспайтын болат үшін алдыңғы жағдайдағыдай шамамен бестен бір бөлігін құрайды. .8. Сонымен қатар, HCMSS тозу жылдамдығы 3 Н кезінде әдеттегі өңделген аустениттік баспайтын болаттан айтарлықтай төмен болды және, атап айтқанда, жоғары изотропты престеуге қарағанда жоғары болды (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 мм3)./Нм, 176 HV) және құйылған (k = 4,70 ± 0,3 × 10–5 мм3/Нм, 156 HV) өңделген аустениттік баспайтын болат, 8, тиісінше.Әдебиеттегі осы зерттеулермен салыстырғанда, HCMSS тозуға төзімділігі жоғары көміртегі мазмұнына және қалыптасқан карбидті желіге жатады, нәтижесінде қосымша өңделген аустениттік тот баспайтын болаттар әдеттегі өңделгеннен жоғары қаттылыққа әкеледі.HCMSS үлгілерінің тозу жылдамдығын әрі қарай зерттеу үшін ұқсас өңделген жоғары көміртекті мартенситті аспаптық болат (HCMTS) үлгісі (қаттылығы 790 HV) ұқсас шарттарда (3 Н және 10 Н) салыстыру үшін сыналған;Қосымша материал HCMTS беттік профилінің картасы болып табылады (қосымша S2 сурет).HCMSS тозу жылдамдығы (k = 6,56 ± 0,34 × 10-6 мм3/Нм) 3 Н кезіндегі HCMTS жылдамдығымен дерлік бірдей (k = 6,65 ± 0,68 × 10-6 мм3/Нм), бұл тамаша тозуға төзімділікті көрсетеді. .Бұл сипаттамалар негізінен HCMSS микроқұрылымдық ерекшеліктеріне (яғни 3.1-бөлімде сипатталғандай карбидтің жоғары мөлшері, өлшемі, матрицадағы карбид бөлшектерінің пішіні және таралуы) жатады.Бұрын хабарланғандай31,44, карбид құрамы тозу шрамының ені мен тереңдігіне және микро абразивті тозу механизміне әсер етеді.Дегенмен, карбидтің мөлшері 10 Н-де матрицаны қорғау үшін жеткіліксіз, бұл тозуды арттырады.Келесі бөлімде тозу бетінің морфологиясы мен топографиясы HCMSS тозу жылдамдығына әсер ететін негізгі тозу мен деформация механизмдерін түсіндіру үшін пайдаланылады.10 N кезінде VCMSS тозу жылдамдығы (k = 9,66 ± 0,37 × 10-6 мм3/Нм) VKMTS (k = 5,45 ± 0,69 × 10-6 мм3/Нм) қарағанда жоғары.Керісінше, бұл тозу көрсеткіштері әлі де айтарлықтай жоғары: ұқсас сынақ жағдайында хром мен стеллит негізіндегі жабындардың тозу жылдамдығы HCMSS45,46 қарағанда төмен.Ақырында, алюминий оксидінің жоғары қаттылығына байланысты (1500 ВВ) жұптасудың тозу жылдамдығы шамалы болды және материалдың үлгіден алюминий шарларына ауысу белгілері табылды.
Жоғары көміртекті мартенситті тот баспайтын болатты (HMCSS) ELR өңдеудегі, жоғары көміртекті мартенситті аспаптық болатты (HCMTS) және L-PBF ELR өңдеудегі, әртүрлі қолдану кезінде аустениттік тот баспайтын болатты (316LSS) құю және жоғары изотропты престеу (HIP) өңдеудегі ерекше тозу. жылдамдықтар жүктеледі.Шашырау диаграммасы өлшемдердің стандартты ауытқуын көрсетеді.Аустенитті тот баспайтын болаттар үшін деректер 8-ден алынған.
Хром және стеллит сияқты қатты жабындар қоспамен өңделген қорытпа жүйелеріне қарағанда жақсы тозуға төзімділікті қамтамасыз ете алатынымен, қосымша өңдеу (1) микроқұрылымды жақсартады, әсіресе тығыздығы әртүрлі материалдар үшін.соңғы бөліктегі операциялар;және (3) интегралды сұйықтықтың динамикалық мойынтіректері сияқты жаңа беттік топологияларды құру.Сонымен қатар, AM геометриялық дизайн икемділігін ұсынады.Бұл зерттеу әсіресе жаңа және маңызды, өйткені қазіргі әдебиеттер өте шектеулі болып табылатын осы жаңадан әзірленген металл қорытпаларының тозу сипаттамаларын анықтау өте маңызды.
Тозған бетінің морфологиясы және тозған үлгілердің морфологиясы 3 Н-де суретте көрсетілген.5, мұнда негізгі тозу механизмі тотығудан кейінгі қажалу болып табылады.Алдымен болат субстрат пластикалық деформацияланады, содан кейін беттік профильде көрсетілгендей тереңдігі 1-ден 3 мкм-ге дейінгі ойықтарды қалыптастыру үшін жойылады (5а-сурет).Үздіксіз сырғанау нәтижесінде пайда болатын үйкеліс жылуының арқасында жойылған материал трибологиялық жүйенің интерфейсінде қалады, жоғары хром және ванадий карбидтерін қоршап тұрған жоғары темір оксидінің шағын аралдарынан тұратын трибологиялық қабат түзеді (5б-сурет және 2-кесте).L-PBF15,17 өңделген аустениттік баспайтын болат үшін де хабарланғандай.Суретте.5c тозу шрамының ортасында қарқынды тотығуды көрсетеді.Осылайша, үйкеліс қабатының пайда болуы үйкеліс қабатының (яғни, оксид қабатының) бұзылуымен жеңілдетіледі (5f-сурет) немесе материалдың жойылуы микроқұрылым ішіндегі әлсіз жерлерде жүреді, осылайша материалдың жойылуын жылдамдатады.Екі жағдайда да үйкеліс қабатының бұзылуы интерфейсте тозу өнімдерінің пайда болуына әкеледі, бұл 3N стационарлық күйде CoF жоғарылау тенденциясының себебі болуы мүмкін (3-сурет).Сонымен қатар, тозу жолында оксидтерден және бос тозу бөлшектерінен туындаған үш бөлікті тозу белгілері бар, бұл түптеп келгенде субстратта микро сызаттардың пайда болуына әкеледі (5б, е-сурет)9,12,47.
3 Н-де ELP өңделген жоғары көміртекті мартенситті тот баспайтын болаттың тозу бетінің морфологиясының беттік профилі (a) және фотомикросуреттері (b-f), BSE режиміндегі тозу белгісінің көлденең қимасы (d) және тозудың оптикалық микроскопиясы беті 3 Н (г) глинозем шарында.
Тозуға байланысты пластикалық деформацияны көрсететін болат субстратта пайда болған сырғанау жолақтары (5е-сурет).Ұқсас нәтижелер L-PBF өңделген SS47 аустенитті болаттың тозу әрекетін зерттеуде де алынды.Ванадийге бай карбидтердің қайта бағдарлануы сырғанау кезінде болат матрицасының пластикалық деформациясын көрсетеді (5е-сурет).Тозу белгісінің көлденең қимасының микросуреттері микрожарықтармен қоршалған шағын дөңгелек шұңқырлардың болуын көрсетеді (5d-сурет), бұл бетке жақын жерде шамадан тыс пластикалық деформацияға байланысты болуы мүмкін.Алюминий оксидінің сфераларына материалдың өтуі шектелген, ал шарлар өзгеріссіз қалды (5г-сурет).
Үлгілердің ені мен тозу тереңдігі беткі топографиялық картада (6а-сурет) көрсетілгендей, жүктеменің ұлғаюымен (10 Н кезінде) өсті.Үйкеліс және тотығу әлі де тозу механизмдерінің басымдығы болып табылады және тозу жолындағы микросызаттар санының артуы үш бөліктің тозуының 10 Н-де де болатынын көрсетеді (6б-сурет).EDX талдауы темірге бай оксид аралдарының пайда болуын көрсетті.Спектрлердегі Al шыңдары заттың контрагенттен үлгіге ауысуы 10 Н-де (6c-сурет және 3-кесте), ал 3 Н-де байқалмағанын растады (2-кесте).Үш дененің тозуы оксид аралдары мен аналогтарының тозу бөлшектерінен туындайды, мұнда егжей-тегжейлі EDX талдауы аналогтардан материалдың тасымалдануын анықтады (Қосымша сурет S3 және S1 кесте).Оксидті аралдардың дамуы терең шұңқырлармен байланысты, ол 3Н-де де байқалады (5-сурет).Карбидтердің крекингі мен фрагменті негізінен 10 Н Cr-ге бай карбидтерде болады (6е, е-сурет).Сонымен қатар, жоғары V карбидтері қабыршақтанып, қоршаған матрицаны тоздырады, бұл өз кезегінде үш бөлікті тозуға әкеледі.Көлемі мен пішіні бойынша жоғары V карбидіне (қызыл шеңбермен белгіленген) ұқсас шұңқыр да жолдың көлденең қимасында пайда болды (6d-сурет) (карбид өлшемі мен пішінін талдауды қараңыз. 3.1), бұл жоғары V карбид екенін көрсетеді. V карбиді 10 Н-де матрицадан қабыршақтанып кетуі мүмкін. Жоғары V карбидтердің дөңгелек пішіні тартылу әсеріне ықпал етеді, ал агломерацияланған жоғары Cr карбидтер крекингке бейім (6e, f-сурет).Бұл бұзылу әрекеті матрицаның пластикалық деформацияға төтеп беру қабілетінен асып кеткенін және микроқұрылымның 10 Н-де жеткілікті соққы беріктігін қамтамасыз етпейтінін көрсетеді. Бетінің астындағы тік крекинг (6d-сурет) сырғанау кезінде пайда болатын пластикалық деформацияның қарқындылығын көрсетеді.Жүктеме ұлғайған сайын материалдың тозған жолдан алюминий тотығы шарына ауысуы орын алады (6г-сурет), ол 10 Н-де тұрақты күйде болуы мүмкін. CoF мәндерінің төмендеуінің негізгі себебі (3-сурет).
10 Н-де EBA өңделген жоғары көміртекті мартенситті тот баспайтын болаттың тозған бетінің топографиясының (b-f) беттік профилі (a) және фотомикросуреттері (b-f), BSE режиміндегі тозу жолының көлденең қимасы (d) және оптикалық микроскоп беті 10 Н (г) кезінде алюминий тотығы сферасы.
Сырғымалы тозу кезінде бет антиденелер тудыратын қысу және ығысу кернеулеріне ұшырайды, бұл тозған беттің астында айтарлықтай пластикалық деформацияға әкеледі34,48,49.Сондықтан материалдың тозу әрекетін анықтайтын тозу және деформация механизмдеріне әсер ететін пластикалық деформацияға байланысты жұмыстың қатаюы бетінің астында болуы мүмкін.Сондықтан, жүктеме функциясы ретінде тозу жолынан төмен пластикалық деформация аймағының (PDZ) дамуын анықтау үшін осы зерттеуде көлденең қиманың қаттылық картасы (2.4-бөлімде егжей-тегжейлі көрсетілген) орындалды.Өйткені, алдыңғы бөлімдерде айтылғандай, пластикалық деформацияның айқын белгілері тозу ізінің астында (5d, 6d-сурет), әсіресе 10 Н-де байқалды.
Суретте.7-суретте 3 Н және 10 Н кезінде ELP өңделген HCMSS тозу белгілерінің көлденең қимасының қаттылық диаграммалары көрсетілген. Бұл қаттылық мәндері жұмыстың шыңдалуы әсерін бағалау үшін индекс ретінде пайдаланылғанын атап өткен жөн.Тозу белгісінен төмен қаттылықтың өзгеруі 3 Н кезінде 667-ден 672 ВВ-қа дейін (7а-сурет), бұл жұмыстың қатаюының шамалы екенін көрсетеді.Болжам бойынша, микроқаттылық картасының ажыратымдылығы төмен болғандықтан (яғни белгілер арасындағы қашықтық) қолданылған қаттылықты өлшеу әдісі қаттылықтың өзгеруін анықтай алмады.Керісінше, қаттылық мәндері 677-ден 686 ВВ-ға дейінгі PDZ аймақтары максималды тереңдігі 118 мкм және ұзындығы 488 мкм 10 Н-де байқалды (7б-сурет), бұл тозу жолының енімен сәйкес келеді ( 6а)).Жүктемеге байланысты PDZ өлшемінің өзгеруі туралы ұқсас деректер L-PBF өңделген SS47 тозуын зерттеуде табылды.Нәтижелер ұсталған аустениттің болуы қосымша дайындалған 3, 12, 50 болаттардың иілгіштігіне әсер ететінін, ал ұсталған аустениттің пластикалық деформация кезінде мартенситке айналатынын (фазалық түрленудің пластикалық әсері), бұл болаттың жұмыс шынықтыруын күшейтетінін көрсетеді.болат 51. VCMSS үлгісінде бұрын талқыланған рентгендік дифракция үлгісіне сәйкес ұсталған аустенит болғандықтан (2е-сурет), микроқұрылымдағы ұсталған аустенит байланыс кезінде мартенситке айналуы мүмкін, осылайша PDZ қаттылығын арттырады ( 7б-сурет).Сонымен қатар, тозу жолында пайда болатын сырғудың пайда болуы (5е, 6ф-сурет) сырғанау жанасуындағы ығысу кернеуінің әсерінен дислокация сырғуынан туындаған пластикалық деформацияны көрсетеді.Дегенмен, 3 Н-де индукцияланған ығысу кернеуі дислокацияның жоғары тығыздығын немесе ұсталған аустениттің мартенситке айналуын қолданылған әдіспен бақылану үшін жеткіліксіз болды, сондықтан жұмыстың қатаюы тек 10 Н-де байқалды (7б-сурет).
3 Н (а) және 10 Н (б) кезінде электрлік разрядты өңдеуге ұшыраған жоғары көміртекті мартенситті тот баспайтын болаттан жасалған тозу жолдарының көлденең қимасының қаттылық диаграммалары.
Бұл зерттеу ELR өңделген жаңа жоғары көміртекті мартенситті баспайтын болаттың тозу тәртібі мен микроқұрылымдық сипаттамаларын көрсетеді.Құрғақ тозуға сынақтар әртүрлі жүктемелер кезінде сырғанау кезінде жүргізілді, ал тозған үлгілер электронды микроскопия, лазерлік профилометр және тозу жолдарының көлденең қималарының қаттылық карталары арқылы зерттелді.
Микроқұрылымдық талдау мартенсит матрицасында хромның (~18,2% карбидтер) және ванадийдің (~4,3% карбидтер) жоғары мөлшері бар карбидтердің біркелкі таралуын және салыстырмалы түрде жоғары микроқаттылығы бар ұсталған аустенитті анықтады.Басым тозу механизмдері аз жүктемелер кезінде тозу және тотығу болып табылады, ал созылған жоғары V-карбидтер мен борпылдақ дәнді оксидтерден туындаған үш дененің тозуы да ұлғайған кезде тозуға ықпал етеді.Тозу жылдамдығы L-PBF және кәдімгі өңделген аустениттік баспайтын болаттарға қарағанда жақсырақ, тіпті төмен жүктемелер кезінде EBM өңделген аспаптық болаттарға ұқсас.Материалдың қарама-қарсы денеге берілуіне байланысты жүктеменің жоғарылауымен CoF мәні төмендейді.Көлденең қиманың қаттылығын бейнелеу әдісін қолдану арқылы пластикалық деформация аймағы тозу белгісінің астында көрсетіледі.Матрицадағы ықтимал дәнді тазарту және фазалық ауысулар жұмыстың қатаюының әсерін жақсырақ түсіну үшін электронды кері шашырау дифракциясын қолдану арқылы әрі қарай зерттелуі мүмкін.Микроқаттылық картасының төмен ажыратымдылығы аз қолданылатын жүктемелер кезінде тозу аймағының қаттылығын визуализациялауға мүмкіндік бермейді, сондықтан нано шегініс дәл сол әдісті пайдаланып жоғарырақ ажыратымдылықтағы қаттылық өзгерістерін қамтамасыз ете алады.
Бұл зерттеу алғаш рет ELR өңделген жаңа жоғары көміртекті мартенситті баспайтын болаттың тозуға төзімділігі мен үйкеліс қасиеттерінің жан-жақты талдауын ұсынады.AM геометриялық дизайн еркіндігін және AM көмегімен өңдеу қадамдарын азайту мүмкіндігін ескере отырып, бұл зерттеу осы жаңа материалды өндіруге және оны тозуға байланысты құрылғыларда біліктерден күрделі салқындату арнасы бар пластикалық инъекциялық қалыптарға дейін пайдалануға жол ашуы мүмкін.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, том.255 (Американдық аэронавтика және астронавтика қоғамы, 2018).
Bajaj, P. et al.Қоспа өндірісіндегі болат: оның микроқұрылымы мен қасиеттеріне шолу.алма матер.ғылым.жоба.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. and Passeggio, F. Сырғыған кезде EN 3358 баспайтын болаттан жасалған аэроғарыштық құрамдастардың тозу бетінің зақымдалуы.Бауырластық.Ред.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Деброй, Т. және т.б.Металл құрамдастардың қосымша өндірісі – процесс, құрылым және өнімділік.бағдарламалау.алма матер.ғылым.92, 112–224 (2018 ж.).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. and Emmelmann S. Металл қоспаларын өндіру.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM халықаралық.Аддитивті өндіріс технологиясының стандартты терминологиясы.Жылдам өндіріс.Профессор көмекшісі.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Бартоломеу Ф. және т.б.316L тот баспайтын болаттың механикалық және трибологиялық қасиеттері – таңдамалы лазерлік балқыту, ыстық престеу және кәдімгі құюды салыстыру.Қосу.өндіруші.16, 81–89 (2017).
Бахшван, М., Myant, KW, Reddichoff, T. және Pham, MS микроқұрылымының қосымша жасалған 316L баспайтын болаттан жасалған құрғақ сырғанау тозу механизмдері мен анизотропияға қосқан үлесі.алма матер.желтоқсан196, 109076 (2020 ж.).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dowson K. and Tatlock GJ. Селективті лазерлік балқыту арқылы алынған темір оксиді дисперсиясымен шыңдалған болат құрылымдардың механикалық реакциясы және деформациясының механизмдері.журнал.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI және Ахтар, F. SLM 2507 термиялық өңдеуден кейін қатты/иілгіш сигма жауын-шашынның көмегімен бөлмеде және жоғары температурада жоғары дәрежелі механикалық беріктік.Металл (Базель).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E. және Li, S. 3D басып шығарылған 17-4 PH баспайтын болаттың микроқұрылымы, кейінгі жылу реакциясы және трибологиялық қасиеттері.456–457 кию, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y., and Zhang, L. Селективті лазерлік балқыту арқылы дайындалған TiC/AISI420 баспайтын болаттан жасалған композиттердің тығыздалу тәртібі, микроқұрылым эволюциясы және механикалық қасиеттері.алма матер.желтоқсан187, 1–13 (2020).
Чжао X. және т.б.Селективті лазерлік балқыту арқылы AISI 420 тот баспайтын болатты жасау және сипаттау.алма матер.өндіруші.процесс.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. және Alrbey K. 316L тот баспайтын болаттан таңдалған лазерлік балқытудың сырғымалы тозу сипаттамалары және коррозияға қарсы әрекеті.J. Alma mater.жоба.орындау.23, 518–526 (2013).
Шибата, К. және т.б.Майлы майлау кезіндегі тот баспайтын болаттан жасалған ұнтақ қабатының үйкелісі және тозуы [J].Трибиол.ішкі 104, 183–190 (2016).