Τα κράματα CuCrZr μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο σε θερμοκρασία δωματίου αλλά και σε περιβάλλοντα υψηλής{0} θερμοκρασίας. Ερευνητές από το Γενικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Μη σιδηρούχων μετάλλων του Πεκίνου και άλλα ιδρύματα μελέτησαν τις εφελκυστικές και θερμικές ιδιότητες των κραμάτων χαλκού που κατασκευάζονται από κλίνη σκόνης λέιζερ (LPBF) σε υψηλές θερμοκρασίες (600 μοίρες).
1,3D εκτύπωση και θερμική επεξεργασία κράματος CuCrZr
Αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε σκόνη CuCrZr με μέγεθος σωματιδίων 10-69 μm για εκτύπωση σε υπόστρωμα 316 L χρησιμοποιώντας πράσινη εκτύπωση λέιζερ.
Θερμική επεξεργασία άμεσης γήρανσης: 500 μοίρες × 1 ώρα, ψύξη σε φούρνο.
2,Υψηλή-θερμική αγωγιμότητα του κράματος CuCrZr
Εντός του εύρους θερμοκρασίας από 25 μοίρες έως 900 μοίρες, η ειδική θερμοχωρητικότητα των κραμάτων CuCrZr που παρασκευάζονται από LPBF αυξήθηκε από 0,38 J·g-1·K-1 σε 0,50 J·g-1·K-1. η θερμική διαχυτικότητα (Τ) μειώθηκε από 99 mm2·s-1 σε 65 mm2·s-1. και η θερμική αγωγιμότητα λ(Τ) μειώθηκε από 329 W·m-1·K-1 σε 287 W·m-1·K-1.
3,Ιδιότητες εφελκυσμού υψηλής θερμοκρασίας των κραμάτων CuCrZr που παρασκευάζονται από την LPBF.
Θερμοκρασία δωματίου: Αντοχή σε εφελκυσμό (UTS): 585 MPa, Επιμήκυνση (EL): 14,4%;
100 μοίρες: Η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται στα 482 MPa, ενώ η πλαστικότητα βελτιώνεται και η επιμήκυνση είναι 18,0%.
300 μοίρες: Η αντοχή και η πλαστικότητα του κράματος αυξάνονται ελαφρώς (UTS: 493 MPa, EL: 21,1%).
600 μοίρες : Η αντοχή και η πλαστικότητα αρχίζουν να μειώνονται ταυτόχρονα (UTS: 180 MPa, EL: 6,1%), οπότε συμβαίνει η όλκιμο-εύθραυστη μετάβαση.
700 μοίρες: Οι ιδιότητες εφελκυσμού του κράματος επιδεινώνονται σημαντικά (UTS: 140 MPa, EL: 3,8%).
4,Επίδραση της μεθόδου κατασκευής στις ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας-του κράματος CuCrZr.
5, Εντός του εύρους υψηλών-θερμοκρασιών 300–700 βαθμών, ο εφελκυσμός
Οι ιδιότητες που λαμβάνονται σε αυτή τη μελέτη είναι συγκρίσιμες με εκείνες παρόμοιων κραμάτων CuCrZr που κατασκευάζονται με πρόσθετο.
Σε μια άλλη μελέτη, σε θερμοκρασίες κάτω των 300 βαθμών, οι θερμικές ιδιότητες των κραμάτων CuCrZr που παρασκευάστηκαν με τήξη κλίνης σκόνης δέσμης ηλεκτρονίων (EB-PBF), ανεξάρτητα από το εάν ήταν σε κατάσταση προετοιμασίας ή θερμικής επεξεργασίας, ήταν σημαντικά ανώτερες από εκείνες των δειγμάτων τήξης κλίνης σκόνης λέιζερ (LPBF). Ο μηχανισμός είναι ο εξής:
①.Διαφορά στην απορρόφηση ενέργειας
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80%) από τις ακτίνες λέιζερ κοντά-υπέρυθρων/πράσινων (10–74%).
②. Επίδραση πάχους στρώσης πούδρας
Το πάχος του στρώματος της διεργασίας EB-PBF (50–70 μm) είναι συνήθως μεγαλύτερο από αυτό του LPBF (20–40 μm). Ένα παχύτερο στρώμα σκόνης οδηγεί σε μειωμένο ρυθμό ψύξης.
③. Εξέλιξη μικροδομής: Η επαναλαμβανόμενη τήξη και στερεοποίηση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας LPBF δημιουργεί υψηλή πυκνότητα εξάρθρωσης, με αποτέλεσμα μια σημαντικά υψηλότερη υπολειμματική τάση σε σύγκριση με το δείγμα EB-PBF.
④.Διαφορές στις στρατηγικές σάρωσης
Το C.EB-PBF χρησιμοποιεί μια απλή περιστροφική σάρωση 0 μοιρών /90 μοιρών /180 μοιρών, με αποτέλεσμα χοντρούς, κανονικούς κόκκους και ισχυρή<100>υφή ινών? ενώ η περιστροφική σάρωση 67 μοιρών του LPBF οδηγεί σε μια ακανόνιστη, λεπτή δομή-και σχηματίζει μια ισχυρή<110>υφή ινών κατά μήκος της κατεύθυνσης σχηματισμού.
Συνοπτικά, οι συνδυασμένες επιδράσεις της υπολειπόμενης τάσης, του προσανατολισμού των κρυστάλλων και της δομής των λεπτών κόκκων έχουν ως αποτέλεσμα τα παρασκευασμένα κράματα LPBF- να έχουν κατώτερες θερμικές ιδιότητες σε σύγκριση με τα δείγματα EB-PBF, αλλά ανώτερες μηχανικές ιδιότητες.
6, ξηρά προϊόντα κατασκευής υλικών
① Το κράμα CuCrZr παρουσιάζει καλές ιδιότητες εφελκυσμού στους 600 μοίρες (αντοχή εφελκυσμού UTS: 180 MPa, επιμήκυνση EL: 6,1%). Οι αλληλεπιδράσεις από εξάρθρωση-σε-μετατόπιση,-σώμα υψηλής πυκνότητας-επικεντρωμένα κυβικά νανοκλίμακα Cr και Zr-πλούσια ιζήματα, μεγάλα- όρια γωνίας κόκκων και η κατασταλμένη ανακρυστάλλωση συμβάλλουν στη διατήρηση αυτών των καλών ιδιοτήτων σε υψηλές θερμοκρασίες.
② Αυτό το κράμα παρουσιάζει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, η οποία μειώνεται ελαφρά σε περίπου 290 W/(m·K) στους 600 βαθμούς. Αυτό αποδίδεται στα υπολειμματικά ιζήματα πλούσιων σε νανοκλίμακα Cr και Zr-bcc και στη μείωση των εξαρθρώσεων υψηλής-πυκνότητας. Η μείωση της θερμικής αγωγιμότητας με την αύξηση της θερμοκρασίας οφείλεται στη συνεχή στατική ανάκτηση και στατική ανακρυστάλλωση, που οδηγεί σε υπερ-γήρανση, συσσώρευση ιζημάτων και σκέδαση φωνονίων που προκαλείται από κρυσταλλικά ελαττώματα και αντίστροφη σκέδαση.
