Weldability and Hot Cracking Susceptibility of Additive Manufactured Ni-based Alloy

增材制造镍基合金的焊接性和热裂纹敏感性

• 批准号: 22KF0234
• 负责人: 門井 浩太
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0234/
• 关键词: 積層造形; 高温割れ; Ni基合金; 液化割れ

2021年度に引き続き，本研究で対象とするNi基超合金Haynes282を用いたEBM材のミクロ組織解析や力学的特性を評価するとともに，この材料を用いた場合の液化割れ感受性の評価方法の構築に向けた検討を行った．電子ビームを用いた金属粉末床溶融結合（EMB）にて作製したHaynes282材に対して熱処理を施し，EBMの条件や造形体の場所毎でのミクロ組織形態，硬さ分布，高温引張特性等を調査した．その結果，第二相の析出は積層過程中に生じ，約1000℃，8時間での熱履歴を経ると炭化物が生成することが示唆された．積層材底部では，約 1μmのM3B2や炭化物や約110 nmのγ’相が形成した．底部の硬さは350 HV程度，上部は400 HVを示し，γ'の大きさが硬さに影響を及ぼすことがわかった．さらに，底部及び上部の引張強度，降伏強度，破断伸びは，それぞれ1040 MPa，1090 MPa，805 MPa，825 MPa，20%，24 %であった．鍛造材は，940 MPa、650 MPa、40%であることから，鍛造材に比して高い破断強度と降伏強度を示すのに対し，破断伸びは低下する傾向を示すことを見出した．また，高温割れ感受性評価の結果，Haynes282の含有元素であるCやBは適切な含有量であれば，凝固末期での共晶相の生成により高温割れ感受性は改善するものの，含有量が少ないと割れ感受性は増大する．これは凝固過程で生ずるMC炭化物や，M3B2ホウ化物の生成が，凝固偏析を緩和することによることが示された．加えて，その場観察と高温引張試験の併用による，高温割れ発生の評価手法の構築に取り組み，割れ発生現象の動的な測定方法を検討し，試験の制御手法や高温での評価指標の導出方法を求めた．

2021 に lead き 続 き, this study で like と seaborne す る Ni base superalloys Haynes282 を with い た EBM material の ミ ク ロ mechanical characteristics of analytic や を review 価 す る と と も に, こ を の materials with い た occasions の liquefied cut れ susceptibility の review の 価 method to construct に to け た 検 line for を っ た. Electronic ビ ー ム を with い た melt metal powder bed combination (EMB) に て cropping し た Haynes282 material に し seaborne て hot 処 Richard を し, EBM や の conditions made form の places in their で の ミ ク ロ organization form, hard さ distribution, high temperature, the characteristic such as を survey し た. の そ の as a result, the second phase precipitation は に raw じ horizon process, about 1000 ℃, 8 time で の hot shoe bearing を 経 る と が generation of carbon す る こ と が in stopping さ れ た. At the bottom of the laminated material, で で, approximately 1μm of <s:1> M3B2や carbonized material や, approximately 110 nm of <s:1> γ 'phase が forms <s:1> た. Bottom の hard さ は 350 HV, upper は 400 HV を し, gamma 'の big き さ が hard さ に influence を and ぼ す こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0, bottom and び top さらに tensile strength, yield strength, breaking elongation び さらに, それぞれ1040 MPa, 1090 MPa, 805 MPa, 825 MPa, 20%, 24% であった. は forging materials, 940 MPa and 650 MPa, 40% で あ る こ と か ら, forging material に than し て い high rupture strength と を yield strength in す の に し seaborne, breaking stretch び は low す る tendency を shown す こ と を shows し た. Cut れ ま た, high temperature sensitivity evaluation 価 の results, Haynes282 の contains elements で あ る C や は appropriate な contain quantity で あ れ ば, solidification end で の の eutectic phase generated に よ り cut れ high temperature susceptibility は improve す る も の の, contain fewer が な い と cut れ susceptibility は raised large す る. こ れ は solidification process で raw ず る MC carbon や, M3B2 ホ ウ compound の generated が, solidification segregation を ease す る こ と に よ る こ と が shown さ れ た. Add え て, そ の temperature field 観 examine と extension and test の and に よ る, heat cutting れ 発 raw の review 価 gimmick の build に み り group, cut れ 発 raw phenomenon の な determination method of dynamic を 検 for し, test の equestrian method や heat で 価 の evaluation index の export method を め た.

项目成果

Haynes282合金を用いたEBM積層造形部のミクロ組織分布

采用 Haynes282 合金的 EBM 增材制造零件的微观结构分布

• 发表时间: 2022
• 作者: Sukhdeep Singh;Kota Kadoi;Joel Andersson
• 通讯作者: Joel Andersson

Microstructure Gradient Formation in Electron Beam Melting-Powder Bed Fusion on Ni-based Superalloy Haynes 282

镍基高温合金 Haynes 282 电子束熔炼-粉末床熔合中微观结构梯度的形成

• 发表时间: 2022
• 作者: Sukhdeep Singh;Joel Andersson;Kota Kadoi
• 通讯作者: Kota Kadoi

University West(スウェーデン)

西大学（瑞典）

The effects of chemistry variations on hot cracking susceptibility of Haynes 282 for aerospace applications

化学变化对航空航天应用 Haynes 282 热裂纹敏感性的影响

• DOI: 10.1016/j.matdes.2023.111853
• 发表时间: 2023
• 期刊: Materials & Design
• 影响因子: 8.4
• 作者: Sukhdeep Singh;Kota Kadoi;Olanrewaju Ojo;Boian Alexandrov;Joel Andersson
• 通讯作者: Joel Andersson