Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Vitelezi vinavyoonyesha makala tatu kwa kila slaidi.Tumia vitufe vya nyuma na vinavyofuata ili kusogeza kwenye slaidi, au vitufe vya kidhibiti cha slaidi mwishoni ili kusogea kwenye kila slaidi.

ASTM A240 304 316 Sahani Nene ya Wastani Inaweza Kukatwa na Kubinafsishwa Bei ya Kiwanda cha China.

Daraja la Nyenzo: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Aina:Ferritic, Austenite, Martensite, Duplex
Teknolojia: Imeviringishwa kwa Baridi na Imeviringishwa kwa Moto
Vyeti: ISO9001, CE, SGS kila mwaka
Huduma: Mtihani wa mtu wa tatu
Utoaji: ndani ya siku 10-15 au kuzingatia wingi

Chuma cha pua ni aloi ya chuma ambayo ina kiwango cha chini cha Chromium cha asilimia 10.5.Maudhui ya Chromium hutoa filamu nyembamba ya oksidi ya chromium kwenye uso wa chuma inayoitwa safu ya passivation.Safu hii inazuia kutu kutokea kwenye uso wa chuma;kiasi kikubwa cha Chromium katika chuma, ndivyo upinzani wa kutu.

Chuma pia ina viwango tofauti vya vitu vingine kama Carbon, Silicon na Manganese.Vipengele vingine vinaweza kuongezwa ili kuongeza upinzani wa kutu (Nickel) na uundaji (Molybdenum).

Tabia ya chuma cha pua cha juu cha kaboni martensitic (HCMSS) inayojumuisha takriban 22.5 vol.% carbides yenye maudhui ya juu ya chromium (Cr) na vanadium (V), iliwekwa kwa kuyeyuka kwa boriti ya elektroni (EBM).Muundo mdogo unajumuisha awamu za martensite na mabaki ya austenite, submicron high V na micron high Cr carbides zinasambazwa sawasawa, na ugumu ni wa juu kiasi.CoF hupungua kwa takriban 14.1% huku hali thabiti ikiongezeka kutokana na uhamishaji wa nyenzo kutoka kwa wimbo uliochakaa hadi kwa kundi pinzani.Ikilinganishwa na vyuma vya zana za martensitic vilivyotibiwa kwa njia sawa, kiwango cha kuvaa cha HCMSS ni karibu sawa na mizigo ya chini iliyotumiwa.Utaratibu mkuu wa uvaaji ni uondoaji wa tumbo la chuma kwa mkwaruzo na kufuatiwa na uoksidishaji wa njia ya kuvaa, wakati uvaaji wa abrasive wa vipengele vitatu hutokea kwa kuongezeka kwa mzigo.Maeneo ya urekebishaji wa plastiki chini ya kovu la kuvaa lililotambuliwa na ramani ya ugumu wa sehemu nzima.Matukio mahususi yanayotokea kadiri hali ya uvaaji inavyoongezeka hufafanuliwa kama kupasuka kwa carbudi, tearout ya juu ya vanadium carbudi, na kufa kufa.Utafiti huu unatoa mwanga juu ya sifa za uvaaji za utengenezaji wa nyongeza wa HCMSS, ambao unaweza kuweka njia ya utengenezaji wa vijenzi vya EBM kwa matumizi ya uvaaji kuanzia shafts hadi mold za sindano za plastiki.
Chuma cha pua (SS) ni familia ya vyuma vinavyotumika sana katika anga, magari, chakula na matumizi mengine mengi kutokana na upinzani wao wa juu wa kutu na sifa zinazofaa za mitambo1,2,3.Upinzani wao wa juu wa kutu ni kutokana na maudhui ya juu ya chromium (zaidi ya 11.5 wt. %) katika HC, ambayo inachangia kuundwa kwa filamu ya oksidi yenye maudhui ya juu ya chromium juu ya uso1.Hata hivyo, alama nyingi za chuma cha pua zina maudhui ya kaboni ya chini na kwa hivyo zina ugumu mdogo na upinzani wa uchakavu, hivyo basi kupunguza maisha ya huduma katika vifaa vinavyohusiana na uchakavu kama vile vipengee vya kutua angani4.Kawaida huwa na ugumu wa chini (katika safu ya 180 hadi 450 HV), ni baadhi tu ya vyuma vya chuma vya chuma vya martensitic vilivyotibiwa na joto vina ugumu wa juu (hadi 700 HV) na maudhui ya juu ya kaboni (hadi 1.2 wt%), ambayo inaweza kuchangia malezi ya martensite.1. Kwa kifupi, maudhui ya juu ya kaboni hupunguza joto la mabadiliko ya martensitic, kuruhusu uundaji wa microstructure kikamilifu ya martensitic na upatikanaji wa microstructure inayostahimili kuvaa kwa viwango vya juu vya baridi.Awamu ngumu (kwa mfano, carbides) zinaweza kuongezwa kwenye tumbo la chuma ili kuboresha zaidi upinzani wa kuvaa wa kufa.
Kuanzishwa kwa utengenezaji wa nyongeza (AM) kunaweza kutoa nyenzo mpya zenye muundo unaotakikana, vipengele vya miundo midogo, na sifa bora za kiufundi5,6.Kwa mfano, kuyeyuka kwa vitanda vya unga (PBF), mojawapo ya michakato ya kulehemu ya viongezeo inayouzwa kibiashara zaidi, inahusisha uwekaji wa poda zilizowekwa awali ili kuunda sehemu zenye umbo la karibu kwa kuyeyusha poda kwa kutumia vyanzo vya joto kama vile leza au miale ya elektroni7.Tafiti kadhaa zimeonyesha kuwa sehemu za chuma cha pua zilizotengenezwa kwa ziada zinaweza kufanya kazi vizuri zaidi sehemu zilizotengenezwa kimila.Kwa mfano, chuma cha pua cha austenitic kilicho chini ya uchakataji wa nyongeza kimeonyeshwa kuwa na sifa bora za kiufundi kutokana na muundo wao bora wa mikrofoni (yaani, mahusiano ya Hall-Petch)3,8,9.Matibabu ya joto ya chuma cha pua cha ferritic kilichotibiwa na AM hutoa mvua ya ziada ambayo hutoa sifa za mitambo sawa na wenzao wa kawaida3,10.Chuma cha pua cha awamu mbili kilichopitishwa chenye uimara wa juu na ugumu, kilichochakatwa na uchakataji wa ziada, ambapo sifa za kiufundi zilizoboreshwa zinatokana na awamu za intermetali zenye kromiamu katika muundo mdogo11.Kwa kuongezea, uboreshaji wa sifa za kiufundi za nyongeza ngumu za chuma za martensitic na PH zinaweza kupatikana kwa kudhibiti austenite iliyobaki kwenye muundo mdogo na uboreshaji wa vigezo vya usindikaji na joto 3,12,13,14.
Hadi sasa, sifa za tribological za chuma cha pua za AM austenitic zimepokea kipaumbele zaidi kuliko vyuma vingine vya pua.Tabia ya utatu wa kuyeyuka kwa leza katika safu ya unga (L-PBF) iliyotibiwa na 316L ilichunguzwa kama utendaji wa vigezo vya usindikaji vya AM.Imeonyeshwa kuwa kupunguza porosity kwa kupunguza kasi ya skanning au kuongeza nguvu ya laser inaweza kuboresha upinzani wa kuvaa15,16.Li et al.17 alijaribu kuvaa kwa utelezi kavu chini ya vigezo mbalimbali (mzigo, mzunguko na halijoto) na ilionyesha kuwa kuvaa kwa joto la kawaida ni utaratibu kuu wa kuvaa, huku kuongeza kasi ya kuteleza na joto huchangia oksidi.Safu ya oksidi inayosababisha inahakikisha uendeshaji wa kuzaa, msuguano hupungua kwa joto la kuongezeka, na kiwango cha kuvaa huongezeka kwa joto la juu.Katika tafiti zingine, kuongezwa kwa chembe za TiC18, TiB219, na SiC20 kwenye tumbo la L-PBF iliyotibiwa 316L kuliboresha upinzani wa uvaaji kwa kuunda safu mnene ya msuguano mgumu na ongezeko la sehemu ya kiasi cha chembe ngumu.Safu ya oksidi ya kinga pia imeonekana katika L-PBF12 iliyotibiwa PH chuma na SS11 duplex chuma, kuonyesha kuwa kuzuia austenite iliyobaki na matibabu ya baada ya joto12 inaweza kuboresha upinzani kuvaa.Kama ilivyofupishwa hapa, fasihi inalenga zaidi utendakazi wa kitribolojia wa mfululizo wa 316L SS, ilhali kuna data kidogo juu ya utendakazi wa utatu wa mfululizo wa vyuma vya chuma vya chuma vilivyotengenezwa kwa ziada vya martensitic vilivyo na maudhui ya juu zaidi ya kaboni.
Electron Beam Melting (EBM) ni mbinu inayofanana na L-PBF yenye uwezo wa kutengeneza miundo midogo midogo yenye carbidi kinzani kama vile vanadium ya juu na chromium carbides kutokana na uwezo wake wa kufikia viwango vya juu vya joto na kuchanganua viwango vya 21, 22. Maandishi yaliyopo kuhusu usindikaji wa EBM wa bidhaa zisizo na pua. chuma ni hasa kulenga katika kuamua mojawapo ELM vigezo usindikaji kupata microstructure bila nyufa na pores na kuboresha mali mitambo23, 24, 25, 26, wakati kazi ya mali tribological ya EBM kutibiwa chuma cha pua.Kufikia sasa, utaratibu wa uvaaji wa chuma cha pua chenye kaboni ya juu kilichotibiwa na ELR umechunguzwa chini ya hali chache, na urekebishaji mkali wa plastiki umeripotiwa kutokea chini ya abrasive (jaribio la sandpaper), kavu, na hali ya mmomonyoko wa matope27.
Utafiti huu ulichunguza ustahimilivu wa uvaaji na sifa za msuguano wa chuma cha pua cha juu cha kaboni martensitic kilichotibiwa na ELR chini ya hali kavu ya kuteleza iliyofafanuliwa hapa chini.Kwanza, vipengele vya miundo midogo viliainishwa kwa kutumia hadubini ya elektroni ya skanning (SEM), taswira ya X-ray ya kutawanya nishati (EDX), diffraction ya X-ray na uchanganuzi wa picha.Data iliyopatikana kwa mbinu hizi basi inatumiwa kama msingi wa uchunguzi wa tabia ya tribolojia kupitia majaribio kavu ya kukabiliana chini ya mizigo mbalimbali, na hatimaye mofolojia ya uso iliyovaliwa inachunguzwa kwa kutumia SEM-EDX na profilometers ya laser.Kiwango cha uvaaji kilikadiriwa na ikilinganishwa na vyuma vya zana za martensitic vilivyotibiwa vivyo hivyo.Hii ilifanyika ili kuunda msingi wa kulinganisha mfumo huu wa SS na mifumo ya kuvaa inayotumiwa zaidi na aina sawa ya matibabu.Hatimaye, ramani ya sehemu ya msalaba ya njia ya kuvaa inaonyeshwa kwa kutumia algorithm ya ugumu wa ramani ambayo inaonyesha deformation ya plastiki ambayo hutokea wakati wa kuwasiliana.Ikumbukwe kwamba vipimo vya tribological kwa utafiti huu vilifanywa ili kuelewa vyema mali ya tribological ya nyenzo hii mpya, na si kuiga maombi maalum.Utafiti huu unachangia uelewa mzuri wa sifa za utatu wa chuma kipya cha pua cha martensitic kinachozalishwa kwa uvaaji unaohitaji utendakazi katika mazingira magumu.
Sampuli za chuma cha pua cha juu cha kaboni martensitic (HCMSS) kilichotibiwa na ELR chini ya jina la chapa Vibenite® 350 zilitengenezwa na kutolewa na VBN Components AB, Uswidi.Muundo wa kawaida wa kemikali wa sampuli: 1.9 C, 20.0 Cr, 1.0 Mo, 4.0 V, 73.1 Fe (wt.%).Kwanza, vielelezo vya kavu vya kuteleza (40 mm × 20 mm × 5 mm) vilifanywa kutoka kwa vielelezo vilivyopatikana vya mstatili (42 mm × 22 mm × 7 mm) bila matibabu yoyote ya baada ya joto kwa kutumia machining ya kutokwa kwa umeme (EDM).Kisha sampuli zilisagwa kwa mfululizo na sandpaper ya SiC yenye ukubwa wa nafaka ya 240 hadi 2400 R ili kupata ukali wa uso (Ra) wa karibu 0.15 μm.Zaidi ya hayo, vielelezo vya chuma cha metali ya kaboni ya juu (HCMTS) kilichotiwa dawa na EBM chenye kemikali ya kawaida ya 1.5 C, 4.0 Cr, 2.5 Mo, 2.5 W, 4.0 V, 85.5 Fe (wt. .%) (kinachojulikana kama Vibenite® 150) Pia imeandaliwa kwa njia ile ile.HCMTS ina 8% ya kabidi kwa ujazo na inatumika tu kulinganisha data ya kiwango cha uvaaji cha HCMSS.
Uainishaji wa miundo midogo ya HCMSS ulifanywa kwa kutumia SEM (FEI Quanta 250, USA) iliyo na kigunduzi cha X-ray cha kutawanya nishati (EDX) XMax80 kutoka Oxford Instruments.Picha ndogo tatu za nasibu zenye 3500 µm2 zilichukuliwa katika hali ya elektroni iliyotawanyika nyuma (BSE) na kisha kuchanganuliwa kwa kutumia uchanganuzi wa picha (ImageJ®)28 ili kubaini sehemu ya eneo (yaani sehemu ya kiasi), ukubwa na umbo.Kwa sababu ya mofolojia ya tabia iliyozingatiwa, sehemu ya eneo ilichukuliwa sawa na sehemu ya kiasi.Kwa kuongezea, sababu ya umbo la carbides huhesabiwa kwa kutumia equation ya sura (Shfa):
Hapa Ai ni eneo la carbudi (µm2) na Pi ni mzunguko wa carbudi (µm)29.Ili kutambua awamu, mgawanyiko wa X-ray ya unga (XRD) ulifanyika kwa kutumia diffractometer ya X-ray (Bruker D8 Discover na detector ya mstari wa LynxEye 1D) na mionzi ya Co-Kα (λ = 1.79026 Å).Changanua sampuli juu ya safu ya 2θ kutoka 35° hadi 130° na ukubwa wa hatua wa 0.02° na muda wa hatua wa sekunde 2.Data ya XRD ilichanganuliwa kwa kutumia programu ya Diffract.EVA, ambayo ilisasisha hifadhidata ya fuwele mwaka wa 2021. Vilevile, kifaa cha kupima ugumu wa Vickers (Struers Durascan 80, Austria) kilitumiwa kubainisha ugumu mdogo.Kulingana na kiwango cha ASTM E384-17 30, prints 30 zilifanywa kwa sampuli zilizoandaliwa kwa metali katika nyongeza za 0.35 mm kwa s 10 kwa 5 kgf.Waandishi hapo awali wameonyesha sifa ndogo za muundo wa HCMTS31.
Tribomita ya sahani ya mpira (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, USA) ilitumiwa kufanya majaribio ya uvaaji yanayofanana, ambayo usanidi wake umefafanuliwa kwa undani mahali pengine31.Vigezo vya mtihani ni kama ifuatavyo: kulingana na kiwango cha 32 ASTM G133-05, mzigo 3 N, mzunguko 1 Hz, kiharusi 3 mm, muda wa saa 1.Mipira ya oksidi ya alumini (Al2O3, darasa la usahihi 28/ISO 3290) yenye kipenyo cha mm 10 na ugumu mkubwa wa takriban 1500 HV na ukali wa uso (Ra) wa takriban 0.05 µm, iliyotolewa na Redhill Precision, Jamhuri ya Czech, ilitumika kama vifaa vya kukabiliana na hali hiyo. .Usawazishaji ulichaguliwa ili kuzuia athari za uoksidishaji ambazo zinaweza kutokea kwa sababu ya kusawazisha na kuelewa vyema utaratibu wa uvaaji wa vielelezo chini ya hali mbaya ya uvaaji.Ikumbukwe kwamba vigezo vya mtihani ni sawa na katika Ref.8 ili kulinganisha data ya kiwango cha kuvaa na tafiti zilizopo.Kwa kuongeza, mfululizo wa vipimo vya kukubaliana na mzigo wa 10 N ulifanyika ili kuthibitisha utendaji wa tribological katika mizigo ya juu, wakati vigezo vingine vya mtihani vilibakia mara kwa mara.Shinikizo la mawasiliano ya awali kulingana na Hertz ni 7.7 MPa na 11.5 MPa kwa 3 N na 10 N, mtawalia.Wakati wa jaribio la kuvaa, nguvu ya msuguano ilirekodiwa kwa mzunguko wa 45 Hz na mgawo wa wastani wa msuguano (CoF) ulihesabiwa.Kwa kila mzigo, vipimo vitatu vilichukuliwa chini ya hali ya mazingira.
Njia ya uvaaji ilichunguzwa kwa kutumia SEM iliyoelezwa hapo juu, na uchanganuzi wa EMF ulifanyika kwa kutumia programu ya uchambuzi wa uso wa kuvaa wa Azteki.Uso uliovaliwa wa mchemraba uliooanishwa ulichunguzwa kwa kutumia darubini ya macho (Keyence VHX-5000, Japan).Kina wasifu wa leza usio wa kugusa (NanoFocus µScan, Ujerumani) alichanganua alama ya kuvaa kwa ubora wa wima wa ±0.1 µm pamoja na mhimili wa z na 5 µm kando ya shoka za x na y.Ramani ya wasifu wa kovu iliundwa huko Matlab® kwa kutumia viwianishi vya x, y, z vilivyopatikana kutoka kwa vipimo vya wasifu.Wasifu kadhaa wa njia za uvaaji wima zilizotolewa kutoka kwa ramani ya wasifu wa uso hutumika kukokotoa upotezaji wa sauti kwenye njia ya uvaaji.Upotezaji wa sauti ulihesabiwa kama bidhaa ya sehemu ya wastani ya wasifu wa waya na urefu wa wimbo, na maelezo ya ziada ya njia hii yameelezewa hapo awali na waandishi33.Kuanzia hapa, kiwango maalum cha uvaaji (k) kinapatikana kutoka kwa fomula ifuatayo:
Hapa V ni upotezaji wa sauti kwa sababu ya kuvaa (mm3), W ni mzigo uliowekwa (N), L ni umbali wa kuteleza (mm), na k ni kiwango maalum cha kuvaa (mm3/Nm)34.Data ya msuguano na ramani za wasifu wa uso wa HCMTS zimejumuishwa katika nyenzo za ziada (Kielelezo cha Nyongeza S1 na Kielelezo S2) ili kulinganisha viwango vya uvaaji vya HCMSS.
Katika utafiti huu, ramani ya sehemu mtambuka ya ugumu wa njia ya uvaaji ilitumika kuonyesha tabia ya ubadilikaji wa plastiki (yaani ugumu wa kazi kutokana na shinikizo la mguso) wa eneo la kuvaa.Sampuli zilizosafishwa zilikatwa na gurudumu la kukata oksidi ya alumini kwenye mashine ya kukata (Struers Accutom-5, Austria) na kung'aa kwa alama za sandpaper za SiC kutoka 240 hadi 4000 P pamoja na unene wa sampuli.Kipimo cha ugumu wa micro kwa 0.5 kgf 10 s na 0.1 mm umbali kwa mujibu wa ASTM E348-17.Picha hizo ziliwekwa kwenye gridi ya mstatili ya 1.26 × 0.3 mm2 takriban 60 µm chini ya uso (Mchoro 1) na kisha ramani ya ugumu ikatolewa kwa kutumia msimbo maalum wa Matlab® uliofafanuliwa mahali pengine35.Kwa kuongeza, microstructure ya sehemu ya msalaba wa eneo la kuvaa ilichunguzwa kwa kutumia SEM.
Mchoro wa alama ya kuvaa inayoonyesha eneo la sehemu ya msalaba (a) na maikrografu ya macho ya ramani ya ugumu inayoonyesha alama iliyotambuliwa katika sehemu ya msalaba (b).
Muundo mdogo wa HCMSS unaotibiwa na ELP una mtandao wa CARbudi wa homogeneous uliozungukwa na tumbo (Mchoro 2a, b).Uchunguzi wa EDX ulionyesha kuwa carbides ya kijivu na giza ilikuwa chromium na vanadium tajiri carbides, kwa mtiririko huo (Jedwali 1).Ikikokotolewa kutokana na uchanganuzi wa picha, sehemu ya ujazo wa kabidi inakadiriwa kuwa ~22.5% (~18.2% ya juu ya chromium carbides na ~4.3% high vanadium carbides).Saizi za wastani za nafaka zilizo na mikengeuko ya kawaida ni 0.64 ± 0.2 µm na 1.84 ± 0.4 µm kwa V na Cr rich carbides, mtawalia (Kielelezo 2c, d).Kabide za juu za V huwa na duara zikiwa na kipengele cha umbo (±SD) cha takriban 0.88±0.03 kwa sababu thamani za kipengele cha umbo karibu na 1 zinalingana na kabuidi za duara.Kinyume chake, carbudi za juu za chromium sio pande zote kikamilifu, na kipengele cha umbo cha takriban 0.56 ± 0.01, ambacho kinaweza kuwa kutokana na mkusanyiko.Martensite (α, bcc) na peaks kubakia austenite (γ', fcc) diffraction walikuwa wanaona juu ya HCMSS X-ray muundo kama inavyoonekana katika Mtini. 2e.Kwa kuongeza, muundo wa X-ray unaonyesha kuwepo kwa carbides ya sekondari.Kabidi za juu za chromium zimetambuliwa kuwa aina ya M3C2 na M23C6.Kwa mujibu wa data ya maandiko, kilele cha diffraction cha 36,37,38 cha carbides ya VC kilirekodi kwa ≈43 ° na 63 °, na kupendekeza kuwa kilele cha VC kilifunikwa na kilele cha M23C6 cha carbides yenye chromium (Mchoro 2e).
Muundo mdogo wa chuma cha pua cha kaboni ya juu kilichotibiwa na EBL (a) katika ukuzaji wa chini na (b) katika ukuzaji wa juu, unaoonyesha carbide tajiri za chromium na vanadium na tumbo la chuma cha pua (hali ya kutawanya nyuma kwa elektroni).Grafu za pau zinazoonyesha usambazaji wa saizi ya nafaka ya karbidi zenye kromiamu (c) na vanadium (d).Mchoro wa X-ray unaonyesha kuwepo kwa martensite, austenite iliyohifadhiwa na carbides katika microstructure (d).
Wastani wa ugumu mdogo ni 625.7 + 7.5 HV5, inayoonyesha ugumu wa juu kiasi ikilinganishwa na chuma cha pua cha martensitic kilichochakatwa kwa kawaida (450 HV)1 bila matibabu ya joto.Ugumu wa nanoindentation wa carbides ya juu ya V na carbides ya juu ya Cr inaripotiwa kuwa kati ya 12 na 32.5 GPa39 na 13-22 GPa40, mtawalia.Kwa hivyo, ugumu wa juu wa HCMSS unaotibiwa na ELP ni kutokana na maudhui ya juu ya kaboni, ambayo inakuza uundaji wa mtandao wa carbudi.Kwa hivyo, HSMSS iliyotibiwa na ELP inaonyesha sifa nzuri za muundo wa microstructural na ugumu bila matibabu yoyote ya ziada baada ya joto.
Mikondo ya mgawo wa wastani wa msuguano (CoF) kwa sampuli za 3 N na 10 N zimewasilishwa kwenye Mchoro 3, anuwai ya viwango vya chini na vya juu vya msuguano huwekwa alama ya kivuli kisicho na mwanga.Kila curve inaonyesha awamu ya kukimbia na awamu ya hali thabiti.Awamu ya kukimbia inaisha kwa 1.2 m na CoF (± SD) ya 0.41 ± 0.24.3 N na saa 3.7 m na CoF ya 0.71 ± 0.16.10 N, kabla ya kuingia katika hali ya kutosha wakati msuguano unaacha.haibadiliki haraka.Kwa sababu ya eneo dogo la mawasiliano na uboreshaji mbaya wa awali wa plastiki, nguvu ya msuguano iliongezeka kwa kasi wakati wa hatua ya kukimbia kwa 3 N na 10 N, ambapo nguvu ya juu ya msuguano na umbali mrefu wa kuteleza ulitokea kwa 10 N, ambayo inaweza kuwa kutokana. kwa ukweli kwamba Ikilinganishwa na 3 N, uharibifu wa uso ni wa juu.Kwa 3 N na 10 N, maadili ya CoF katika awamu ya stationary ni 0.78 ± 0.05 na 0.67 ± 0.01, mtawaliwa.CoF ni thabiti kivitendo katika 10 N na huongezeka hatua kwa hatua katika 3 N. Katika maandiko machache, CoF ya L-PBF ilitibu chuma cha pua ikilinganishwa na miili ya athari ya kauri katika mizigo ya chini iliyotumiwa ni kati ya 0.5 hadi 0.728, 20, 42, ambayo iko katika makubaliano mazuri na viwango vya CoF vilivyopimwa katika utafiti huu.Kupungua kwa CoF pamoja na kuongezeka kwa mzigo katika hali ya uthabiti (karibu 14.1%) kunaweza kuhusishwa na uharibifu wa uso unaotokea kwenye kiolesura kati ya uso uliochakaa na mwenzake, ambayo itajadiliwa zaidi katika sehemu inayofuata kupitia uchambuzi wa uso wa uso uliochakaa. sampuli zilizovaliwa.
Vipimo vya msuguano wa vielelezo vya VSMSS vilivyotibiwa na ELP kwenye vijia vya kutelezea katika 3 N na 10 N, awamu ya kusimama imewekwa alama kwa kila mkunjo.
Viwango maalum vya kuvaa kwa HKMS (625.7 HV) inakadiriwa kuwa 6.56 ± 0.33 × 10-6 mm3 / Nm na 9.66 ± 0.37 × 10-6 mm3 / Nm kwa 3 N na 10 N, kwa mtiririko huo (Mchoro 4).Kwa hivyo, kiwango cha kuvaa huongezeka kwa mzigo unaoongezeka, ambao unakubaliana vizuri na tafiti zilizopo kwenye austenite iliyotibiwa na L-PBF na PH SS17,43.Chini ya hali hiyo hiyo ya tribolojia, kiwango cha uvaaji katika 3 N ni karibu moja ya tano ya chuma cha pua cha austenitic kilichotibiwa na L-PBF (k = 3.50 ± 0.3 × 10-5 mm3/Nm, 229 HV), kama ilivyokuwa katika kesi ya awali. .8. Kwa kuongeza, kiwango cha kuvaa cha HCMSS katika 3 N kilikuwa cha chini sana kuliko chuma cha pua cha austenitic cha kawaida na, hasa, cha juu zaidi kuliko kilichopigwa na isotropiki (k = 4.20 ± 0.3 × 10-5 mm3)./Nm, 176 HV) na kutupwa (k = 4.70 ± 0.3 × 10–5 mm3/Nm, 156 HV) chuma cha pua cha austenitic, 8, kwa mtiririko huo.Ikilinganishwa na tafiti hizi katika fasihi, upinzani bora wa uvaaji wa HCMSS unachangiwa na maudhui ya juu ya kaboni na mtandao wa CARBIDE unaosababisha ugumu wa hali ya juu kuliko vyuma vya pua vya austenitic vilivyotengenezwa kwa kawaida.Ili kusoma zaidi kiwango cha uvaaji wa vielelezo vya HCMSS, kielelezo cha chuma cha juu cha kaboni martensitic (HCMTS) kilichotengenezwa kwa mashine sawa (yenye ugumu wa 790 HV) kilijaribiwa chini ya hali sawa (3 N na 10 N) kwa kulinganisha;Nyenzo ya ziada ni Ramani ya Wasifu wa Uso wa HCMTS (Mchoro wa Nyongeza S2).Kiwango cha kuvaa kwa HCMSS (k = 6.56 ± 0.34 × 10–6 mm3/Nm) ni karibu sawa na ile ya HCMTS saa 3 N (k = 6.65 ± 0.68 × 10-6 mm3/Nm), ambayo inaonyesha upinzani bora wa kuvaa. .Sifa hizi zinachangiwa zaidi na vipengele vya muundo vidogo vya HCMSS (yaani maudhui ya juu ya CARBIDE, ukubwa, umbo na usambazaji wa chembe za CARBIDE kwenye tumbo, kama ilivyoelezwa katika Sehemu ya 3.1).Kama ilivyoripotiwa hapo awali31,44, maudhui ya carbudi huathiri upana na kina cha kovu la kuvaa na utaratibu wa kuvaa kwa micro-abrasive.Hata hivyo, maudhui ya carbudi haitoshi kulinda kufa kwa 10 N, na kusababisha kuongezeka kwa kuvaa.Katika sehemu ifuatayo, mofolojia ya uso wa uvaaji na topografia hutumiwa kueleza mbinu za msingi za uchakavu na ubadilikaji zinazoathiri kiwango cha uvaaji cha HCMSS.Katika 10 N, kiwango cha kuvaa VCMSS (k = 9.66 ± 0.37 × 10-6 mm3 / Nm) ni cha juu kuliko VKMTS (k = 5.45 ± 0.69 × 10-6 mm3 / Nm).Kinyume chake, viwango hivi vya kuvaa bado ni vya juu kabisa: chini ya hali sawa za mtihani, kiwango cha kuvaa kwa mipako kulingana na chromium na stellite ni chini kuliko ile ya HCMSS45,46.Hatimaye, kutokana na ugumu wa juu wa alumina (1500 HV), kiwango cha kuvaa kupandisha kilikuwa kidogo na ishara za uhamisho wa nyenzo kutoka kwa sampuli hadi mipira ya alumini zilipatikana.
Uchakataji maalum wa ELR wa chuma cha pua cha martensitic cha juu cha kaboni (HMCSS), uundaji wa ELR wa chuma cha juu cha kaboni martensitic (HCMTS) na L-PBF, utayarishaji na ukandamizaji wa hali ya juu wa isotropiki (HIP) wa chuma cha pua cha austenitic (316LSS) katika matumizi mbalimbali. kasi ni kubeba.Mtawanyiko unaonyesha kupotoka kwa kawaida kwa vipimo.Data ya chuma cha pua cha austenitic inachukuliwa kutoka 8.
Ingawa vitambaa vigumu kama vile chromium na stellite vinaweza kutoa upinzani bora wa kuvaa kuliko mifumo ya aloi iliyochangiwa na mashine, uchakataji wa ziada unaweza (1) kuboresha muundo mdogo, hasa kwa nyenzo zenye msongamano wa aina mbalimbali.shughuli kwenye sehemu ya mwisho;na (3) kuundwa kwa topolojia mpya za uso kama vile fani za maji zilizounganishwa.Kwa kuongeza, AM inatoa kubadilika kwa muundo wa kijiometri.Utafiti huu ni wa riwaya na muhimu sana kwani ni muhimu kufafanua sifa za uvaaji za aloi hizi mpya za chuma zilizotengenezwa na EBM, ambayo fasihi ya sasa ni ndogo sana.
Mofolojia ya uso uliovaliwa na mofolojia ya sampuli zilizovaliwa katika 3 N zinaonyeshwa kwenye tini.5, ambapo utaratibu kuu wa kuvaa ni abrasion ikifuatiwa na oxidation.Kwanza, sehemu ndogo ya chuma imeharibika na kisha kuondolewa ili kutengeneza mifereji yenye kina cha 1 hadi 3 µm, kama inavyoonyeshwa kwenye wasifu wa uso (Mchoro 5a).Kwa sababu ya joto la msuguano linalotokana na kuteleza kwa kuendelea, nyenzo iliyoondolewa inabaki kwenye kiolesura cha mfumo wa tribolojia, na kutengeneza safu ya tribolojia inayojumuisha visiwa vidogo vya oksidi ya juu ya chuma vinavyozunguka chromium ya juu na vanadium carbides (Mchoro 5b na Jedwali 2).), kama ilivyoripotiwa pia kwa chuma cha pua cha austenitic kilichotibiwa na L-PBF15,17.Kwenye mtini.5c inaonyesha oksidi kali ikitokea katikati ya kovu.Kwa hivyo, uundaji wa safu ya msuguano huwezeshwa na uharibifu wa safu ya msuguano (yaani, safu ya oksidi) (Mchoro 5f) au kuondolewa kwa nyenzo hutokea katika maeneo dhaifu ndani ya microstructure, na hivyo kuongeza kasi ya kuondolewa kwa nyenzo.Katika hali zote mbili, uharibifu wa safu ya msuguano husababisha kuundwa kwa bidhaa za kuvaa kwenye interface, ambayo inaweza kuwa sababu ya tabia ya kuongezeka kwa CoF katika hali ya kutosha ya 3N (Mchoro 3).Kwa kuongeza, kuna ishara za kuvaa sehemu tatu zinazosababishwa na oksidi na chembe za kuvaa huru kwenye wimbo wa kuvaa, ambayo hatimaye husababisha kuundwa kwa micro-scratches kwenye substrate (Mchoro 5b, e) 9,12,47.
Wasifu wa uso (a) na picha ndogo ndogo (b-f) za mofolojia ya uso wa kuvaa wa chuma cha pua cha kaboni ya juu kilichotibiwa na ELP katika 3 N, sehemu ya alama ya kuvaa katika hali ya BSE (d) na hadubini ya macho ya kuvaa. uso kwa 3 N (g) nyanja za alumina.
Vipande vya kuingizwa vilivyotengenezwa kwenye substrate ya chuma, inayoonyesha deformation ya plastiki kutokana na kuvaa (Mchoro 5e).Matokeo sawa pia yalipatikana katika utafiti wa tabia ya kuvaa ya SS47 austenitic chuma iliyotibiwa na L-PBF.Urekebishaji wa carbides yenye utajiri wa vanadium pia unaonyesha deformation ya plastiki ya tumbo la chuma wakati wa kupiga sliding (Mchoro 5e).Micrographs ya sehemu ya msalaba wa alama ya kuvaa inaonyesha kuwepo kwa mashimo madogo ya pande zote yaliyozungukwa na microcracks (Mchoro 5d), ambayo inaweza kuwa kutokana na deformation nyingi za plastiki karibu na uso.Uhamisho wa nyenzo kwenye nyanja za oksidi za alumini ulikuwa mdogo, wakati nyanja zilibakia sawa (Mchoro 5g).
Upana na kina cha kuvaa kwa sampuli ziliongezeka kwa mzigo unaoongezeka (saa 10 N), kama inavyoonyeshwa kwenye ramani ya uso wa uso (Mchoro 6a).Abrasion na oxidation bado ni njia kuu za kuvaa, na ongezeko la idadi ya micro-scratches kwenye wimbo wa kuvaa inaonyesha kuwa kuvaa sehemu tatu pia hutokea kwa 10 N (Mchoro 6b).Uchambuzi wa EDX ulionyesha uundaji wa visiwa vya oksidi vyenye chuma.Vilele vya Al katika spectra vilithibitisha kuwa uhamisho wa dutu kutoka kwa mwenzake hadi sampuli ilitokea saa 10 N (Mchoro 6c na Jedwali 3), wakati haukuzingatiwa kwenye 3 N (Jedwali 2).Uvaaji wa miili mitatu husababishwa na chembechembe za kuvaa kutoka visiwa vya oksidi na analogi, ambapo uchambuzi wa kina wa EDX ulifunua uhamishaji wa nyenzo kutoka kwa analogi (Kielelezo cha Nyongeza S3 na Jedwali S1).Maendeleo ya visiwa vya oksidi yanahusishwa na mashimo ya kina, ambayo pia yanazingatiwa katika 3N (Mchoro 5).Kupasuka na kugawanyika kwa carbides hasa hutokea katika carbides matajiri katika 10 N Cr (Mchoro 6e, f).Aidha, high V carbides flake na kuvaa matrix jirani, ambayo kwa upande husababisha kuvaa sehemu tatu.Shimo sawa na ukubwa na umbo la ile ya carbudi ya juu ya V (iliyoangaziwa katika duara nyekundu) pia ilionekana katika sehemu ya msalaba ya wimbo (Mchoro 6d) (angalia ukubwa wa carbudi na uchambuzi wa sura. 3.1), ikionyesha kuwa V ya juu carbide V inaweza flake off tumbo saa 10 N. Sura ya pande zote ya high V carbides huchangia athari kuvuta, wakati agglomerated high carbides Cr ni kukabiliwa na ngozi (Mchoro 6e, f).Tabia hii ya kushindwa inaonyesha kwamba matrix imezidi uwezo wake wa kuhimili deformation ya plastiki na kwamba microstructure haitoi nguvu ya kutosha ya athari katika 10 N. Kupasuka kwa wima chini ya uso (Mchoro 6d) inaonyesha ukubwa wa deformation ya plastiki ambayo hutokea wakati wa kupiga sliding.Wakati mzigo unapoongezeka kuna uhamisho wa nyenzo kutoka kwa wimbo uliovaliwa hadi mpira wa alumina (Mchoro 6g), ambayo inaweza kuwa hali ya kutosha saa 10 N. Sababu kuu ya kupungua kwa maadili ya CoF (Mchoro 3).
Wasifu wa uso (a) na picha ndogo za picha (b-f) za topografia ya uso iliyochakaa (b-f) ya chuma cha pua cha kaboni ya juu kilichotibiwa na EBA katika 10 N, huvaliwa sehemu mbalimbali katika hali ya BSE (d) na uso wa darubini ya macho. ya nyanja ya alumina katika 10 N (g).
Wakati wa kuvaa kwa kuteleza, uso unakabiliwa na shinikizo la kukandamiza linalosababishwa na antibody na shear, na kusababisha deformation kubwa ya plastiki chini ya uso uliovaliwa34,48,49.Kwa hiyo, ugumu wa kazi unaweza kutokea chini ya uso kutokana na deformation ya plastiki, inayoathiri taratibu za kuvaa na deformation ambazo huamua tabia ya kuvaa ya nyenzo.Kwa hivyo, uchoraji ramani wa ugumu wa sehemu mtambuka (kama ilivyofafanuliwa katika Sehemu ya 2.4) ulifanywa katika utafiti huu ili kubaini maendeleo ya eneo la urekebishaji wa plastiki (PDZ) chini ya njia ya uchakavu kama kazi ya kubeba.Kwa kuwa, kama ilivyoelezwa katika sehemu zilizopita, ishara za wazi za deformation ya plastiki zilizingatiwa chini ya ufuatiliaji wa kuvaa (Mchoro 5d, 6d), hasa saa 10 N.
Kwenye mtini.Kielelezo cha 7 kinaonyesha mchoro wa sehemu za ugumu wa alama za kuvaa za HCMSS zilizotibiwa na ELP kwa 3 N na 10 N. Inafaa kumbuka kuwa maadili haya ya ugumu yalitumika kama faharisi kutathmini athari za ugumu wa kazi.Mabadiliko ya ugumu chini ya alama ya kuvaa ni kutoka 667 hadi 672 HV saa 3 N (Mchoro 7a), ikionyesha kuwa ugumu wa kazi haukubaliki.Yamkini, kutokana na azimio la chini la ramani ya ugumu mdogo (yaani umbali kati ya alama), mbinu ya kupima ugumu iliyotumika haikuweza kutambua mabadiliko katika ugumu.Kinyume chake, kanda za PDZ zilizo na maadili ya ugumu kutoka 677 hadi 686 HV na kina cha juu cha 118 µm na urefu wa 488 µm zilizingatiwa kwa 10 N (Mchoro 7b), ambayo inahusiana na upana wa wimbo wa kuvaa. Kielelezo 6a)).Data sawa kuhusu utofauti wa ukubwa wa PDZ na mzigo ilipatikana katika utafiti wa kuvaa kwenye SS47 iliyotibiwa na L-PBF.Matokeo yanaonyesha kuwa uwepo wa austenite iliyohifadhiwa huathiri ductility ya vyuma vilivyotengenezwa kwa kuongeza 3, 12, 50, na austenite iliyohifadhiwa inabadilika kuwa martensite wakati wa deformation ya plastiki (athari ya plastiki ya mabadiliko ya awamu), ambayo huongeza ugumu wa kazi ya chuma.chuma 51. Kwa kuwa sampuli ya VCMSS ilikuwa na austenite iliyohifadhiwa kwa mujibu wa muundo wa diffraction ya X-ray iliyojadiliwa hapo awali (Mchoro 2e), ilipendekezwa kuwa austenite iliyohifadhiwa katika microstructure inaweza kubadilika kuwa martensite wakati wa kuwasiliana, na hivyo kuongeza ugumu wa PDZ ( Kielelezo 7b).Kwa kuongeza, uundaji wa kuingizwa unaotokea kwenye wimbo wa kuvaa (Mchoro 5e, 6f) pia unaonyesha deformation ya plastiki inayosababishwa na kuingizwa kwa dislocation chini ya hatua ya mkazo wa shear katika kuwasiliana na sliding.Hata hivyo, mkazo wa shear unaosababishwa na 3 N haukuwa wa kutosha kuzalisha wiani mkubwa wa kufuta au mabadiliko ya austenite iliyohifadhiwa kwa martensite iliyozingatiwa na njia iliyotumiwa, hivyo ugumu wa kazi ulionekana tu kwa 10 N (Mchoro 7b).
Michoro ya ugumu wa sehemu mbalimbali ya nyimbo za kuvaa za chuma cha pua cha juu-kaboni cha martensitic kilichoathiriwa na uwekaji wa umeme kwa 3 N (a) na 10 N (b).
Utafiti huu unaonyesha tabia ya uvaaji na sifa ndogo za muundo wa chuma kipya cha juu cha kaboni martensitic kilichotibiwa na ELR.Vipimo vya uvaaji vikavu vilifanywa katika kuteleza chini ya mizigo mbalimbali, na sampuli zilizovaliwa zilichunguzwa kwa kutumia hadubini ya elektroni, profilometer ya laser na ugumu wa ramani za sehemu za msalaba wa nyimbo za kuvaa.
Uchanganuzi wa miundo midogo ulibaini mgawanyo sawa wa kabidi zilizo na maudhui ya juu ya chromium (~18.2% carbides) na vanadium (~4.3% carbides) katika tumbo la martensite na austenite iliyobaki yenye ugumu mdogo wa juu kiasi.Njia kuu za uvaaji ni uvaaji na uoksidishaji katika mizigo ya chini, wakati uvaaji wa miili mitatu unaosababishwa na karbidi za V-V na oksidi za nafaka zilizolegea pia huchangia kuvaa kwa mizigo inayoongezeka.Kiwango cha uvaaji ni bora kuliko L-PBF na vyuma vya kawaida vya chuma vya pua austenitic vilivyotengenezwa kwa mashine, na hata sawa na kile cha vyuma vya EBM vinavyotengenezwa kwa upakiaji wa chini.Thamani ya CoF inapungua kwa mzigo unaoongezeka kutokana na uhamisho wa nyenzo kwa mwili kinyume.Kwa kutumia njia ya ramani ya ugumu wa sehemu ya msalaba, eneo la deformation ya plastiki linaonyeshwa chini ya alama ya kuvaa.Uboreshaji unaowezekana wa nafaka na mabadiliko ya awamu kwenye tumbo yanaweza kuchunguzwa zaidi kwa kutumia diffraction ya elektroni ili kuelewa vyema athari za ugumu wa kazi.Ubora wa chini wa ramani ya ugumu mdogo hauruhusu taswira ya ugumu wa eneo la kuvaa kwa mizigo ya chini iliyotumiwa, kwa hivyo nanoindentation inaweza kutoa mabadiliko ya ugumu wa juu zaidi kwa kutumia njia sawa.
Utafiti huu unatoa kwa mara ya kwanza uchanganuzi wa kina wa ukinzani wa uvaaji na sifa za msuguano wa chuma cha pua cha juu cha kaboni martensitic kilichotibiwa na ELR.Kwa kuzingatia uhuru wa muundo wa kijiometri wa AM na uwezekano wa kupunguza hatua za utengenezaji na AM, utafiti huu unaweza kuweka njia kwa ajili ya utengenezaji wa nyenzo hii mpya na matumizi yake katika vifaa vinavyohusiana na kuvaa kutoka kwa shafts hadi molds za sindano za plastiki na njia ngumu ya kupoeza.
Bhat, BN Nyenzo na Matumizi ya Anga, juz.255 (Jumuiya ya Marekani ya Aeronautics na Astronautics, 2018).
Bajaj, P. et al.Chuma katika utengenezaji wa nyongeza: hakiki ya muundo wake mdogo na mali.alma mater.sayansi.mradi.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. na Passeggio, F. Uharibifu wa sehemu ya angani ya EN 3358 ya chuma cha pua wakati wa kuteleza.Undugu.Mh.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Debroy, T. et al.Utengenezaji Nyongeza wa Vipengele vya Metali - Mchakato, Muundo, na Utendaji.kupanga programu.alma mater.sayansi.92, 112–224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. na Emmelmann S. Uzalishaji wa viongeza vya chuma.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM Kimataifa.Istilahi za kawaida za teknolojia ya utengenezaji wa nyongeza.Uzalishaji wa haraka.Profesa Msaidizi.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.Tabia za mitambo na tribological za 316L chuma cha pua - kulinganisha kwa kuyeyuka kwa lesa iliyochaguliwa, ukandamizaji wa moto na utupaji wa kawaida.Ongezea.mtengenezaji.16, 81–89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T., na Pham, Mchango wa Muundo Midogo wa MS kwa Mbinu Zilizotengenezwa za 316L za Kuteleza kwa Chuma cha pua na Anisotropy.alma mater.desemba196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. na Tatlock GJ Mwitikio wa mitambo na taratibu za urekebishaji wa miundo ya chuma iliyoimarishwa kwa mtawanyiko wa oksidi ya chuma iliyopatikana kwa kuyeyuka kwa leza.gazeti.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI na Akhtar, F. Nguvu za hali ya juu za kiufundi baada ya matibabu ya joto ya SLM 2507 kwenye chumba na halijoto iliyoinuliwa, ikisaidiwa na kunyesha kwa sigma ngumu/ductile.Chuma (Basel).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E., na Li, S. Muundo mdogo, mmenyuko wa baada ya joto, na sifa tatu za chuma cha pua cha 3D-17-4 PH.Amevaa 456–457, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y., na Zhang, L. Tabia ya msongamano, mageuzi ya miundo midogo, na sifa za kiufundi za viunzi vya TiC/AISI420 vya chuma cha pua vilivyotungwa kwa kuyeyuka kwa leza.alma mater.desemba187, 1–13 (2020).
Zhao X. et al.Utengenezaji na uainishaji wa chuma cha pua cha AISI 420 kwa kutumia kuyeyuka kwa laser.alma mater.mtengenezaji.mchakato.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. na Alrbey K. Tabia za uvaaji wa kuteleza na tabia ya ulikaji ya kuyeyuka kwa leza ya 316L ya chuma cha pua.J. Alma mater.mradi.kutekeleza.23, 518–526 (2013).
Shibata, K. et al.Msuguano na kuvaa kwa chuma cha pua cha unga chini ya ulainishaji wa mafuta [J].Tribiol.ndani 104, 183–190 (2016).