p Um traço indesejável encontrado em superligas tradicionalmente processadas não existe em um 3D impresso, superliga à base de níquel, de acordo com uma equipe de cientistas de materiais que acreditam que isso pode levar a novas técnicas de fabricação que permitem ligas com propriedades personalizadas. p O traço, chamado de envelhecimento dinâmico de deformação (DSA), ocorre em metais em altas temperaturas sujeitos a estresse. Em materiais processados ​​convencionalmente, se DSA estiver presente, a resistência do material flutua com a deformação aplicada, resultando em curvas serrilhadas de tensão-deformação.

p Pesquisadores, liderado por Allison Beese, professor assistente de ciências de materiais e engenharia na Penn State, testou o Inconel 625 impresso em 3-D versus o Inconel 625 tradicionalmente processado usando a caracterização de difração de nêutrons com testes mecânicos no Laboratório Nacional de Oak Ridge. Os dados coletados no nível microscópico deram uma imagem das origens do nível de grão da curva de tensão serrilhada, e resultou em uma nova compreensão dos mecanismos de microestrutura que impulsionam esse fenômeno. Essa pesquisa, publicado em Nature Communications , pode abrir caminho para o design de materiais sem envelhecimento por deformação dinâmica.

p Superligas são metais com alta resistência e resistência à corrosão, mesmo em altas temperaturas.

p "Vimos as curvas de tensão serrilhadas características no Inconel 625 processado convencionalmente em temperaturas elevadas, onde a tensão de fluxo oscila para cima e para baixo conforme o material é deformado para cima e para baixo, "Beese disse." Esse não é um comportamento ideal para os materiais, pois pode resultar em quebra precoce e comportamento imprevisível. "

p Os pesquisadores descobriram que a liga convencional tinha uma estrutura de cristal aleatória, mas que a versão impressa em 3D tinha uma textura de cristal melhor e partículas mais finamente dispersas.

p "Usamos uma configuração experimental única para interrogar a mecânica em nível de grão, "Disse Beese." Queríamos entender como isso contribui para a diferença no comportamento macroscópico que vemos entre essas duas formas de Inconel 625 que tinham a mesma composição elementar, mas foram fabricados de maneiras diferentes. Conseguimos desenvolver uma compreensão mesoscópica das origens do DSA, que estava faltando anteriormente. "

p A equipe atribuiu a falta de DSA no material impresso em 3-D a uma combinação de partículas mais finas distribuídas nos grãos deste material e melhor textura do cristal no material, resultando em propriedades direcionalmente dependentes, semelhante à madeira, em que o material tem diferenças de resistência em relação ao grão.

p Beese disse que pesquisas adicionais podem permitir que o material impresso em 3-D seja ajustado para o desempenho desejado durante o processamento inicial ou com o uso de tratamentos térmicos antes da fabricação para ajustar as partículas e as estruturas dos grãos. Imprimir superligas em formato quase líquido também é útil porque as superligas, devido à sua força, são difíceis de usinar. A impressão reduz os requisitos de usinagem, junto com a quantidade de material desperdiçado, e pode ser benéfico.

p Essa pesquisa, Beese disse, poderia ajudar a melhorar os modelos antigos usados ​​para projetar e compreender metais que passam por DSA durante a deformação, e também fornecer metas para o design de novos materiais metálicos, particularmente aqueles fabricados usando manufatura aditiva.