顶刊《Acta Mater》3D打印出迄今为止最高强度1.4GPa超高强度钢( 二 )



顶刊《Acta Mater》3D打印出迄今为止最高强度1.4GPa超高强度钢
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▲图3不同参数下打印AF9628合金超高强度马氏体钢的横截面金相组织
Abrahams等人研究了一种价格低廉、低合金的超高强度马氏体不锈钢 , 代号AF9628 。 该合金充分发挥了超高强度钢中ε-碳化物强化相析出的优点 。 该合金的拉伸强度可以超过1.5GPa , 延伸率约10% 。 经过适当的组织细化 , 强度甚至还可以超过2.0GPa 。 由于该合金制造容易而且合金元素价格比较低廉 , AF9628一问世就受到工业界的青睐 。 同时人们正在研究如何利用该合金制造复杂形状的部件 。 然而 , 目前尚未见有报道增材制造AF9628合金工艺-显微组织-性能之间关系的公开报道 。 这一关系的系统研究对获得这一新型马氏体材料的增材制造参数对显微组织演化和机械性能之间的关系非常有用 。

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▲图4美国空军研究基地对AF9628打印样品进行了气孔、机械强度和冲击韧性等研究 , 显示器机械性能非常好
本文报道了采用Eagar-Tsai分析模型进行熔池预测 , 结合单道实验和扫描间距实验 , 来对SLMAF9628进行参数变化的研究 。 最终是获得致密化的AF9628样品 。 对得到的样品进行了显微组织和机械性能的表征 , 从而确定SLMAF9628的可行性 。 同时研究工艺参数对机械性能的重要性 。 数值模拟和实验方案见图1 。

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▲图5美国空军研究基地对打印的AF9628部件进行热分析
AF-9628由AFRL的RachelAbrahams博士开发 , 是一种具有高强度和韧性的钢合金 。 在最初的开发中 , AF-9628被用来制造具有所需爆炸轮廓的掩体炸弹 。 与HP-9-4-20(一种用于MassiveOrdnancePenetrator武器系统的钢)相比 , AF-9628是独一无二的 , 因为它不含钨 。 尽管AF-9628的配方比传统弹药中使用的普通牌号贵 , 但其成本却低于其他高性能钢合金 , 包括EglinSteel和HP-9-4-20 。 对于这些吸引人的特性 , 特别是其高强度 , 研究实验室确定AF-9628是增材制造的最佳材料 。
参考文献:
1.http://www.toolingandproduction.com/cms/tap/opens/articleview.php?nid=3&bid=952&aid=117099&eid=Website%20Visitor&lk=1&sr=R&tp=Y 。 "Rachel'sSteel:"High-Strength,Low-CostAlloyfor3DPrinting ,
原文来源:Anultra-highstrengthmartensiticsteelfabricatedusingselectivelasermeltingadditivemanufacturing:Densification,microstructure,andmechanicalproperties[J] , ActaMaterialia , Volume186,March2020,Pages199-214 。 https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.12.037
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