Un team di ingegneri del Massachusetts Institute of Technology riporta un metodo semplice ed economico per preparare il materiale Inconel 718 rinforzato con nanofibre ceramiche da utilizzare nei processi di produzione additiva PBF in metallo. Il team di ricerca ritiene che il loro metodo per rafforzare le polveri metalliche stampate in 3D con nanofili ceramici potrebbe essere utilizzato anche per migliorare molti altri materiali. I materiali chiave per molte importanti applicazioni nel settore aerospaziale e nella produzione di energia devono essere in grado di resistere a condizioni estreme come temperature elevate e sollecitazioni di trazione senza cedimenti. Pertanto, questa nuova superlega rinforzata sviluppata dal MIT ha una vasta gamma di applicazioni in campi impegnativi come la prospettiva aerospaziale.
"Sviluppare materiali più adatti ad ambienti estremi è sempre un bisogno urgente per noi e crediamo che questo approccio abbia implicazioni per altri materiali in futuro", ha affermato Ju Li, professore di ingegneria nucleare della Battelle Energy Alliance e professore presso il Dipartimento di Ingegneria del MIT Scienza e ingegneria dei materiali (DMSE). enorme potenziale”.
La ricerca è stata pubblicata nel numero del 5 aprile di Additive Manufacturing in un articolo intitolato "Rafforzamento dell'Inconel 718 prodotto in modo additivo attraverso la formazione in situ di nanocarburi e siliciuri", di Li del Materials Research Laboratory (MRL). È uno dei tre corrispondenti autori della carta. Gli altri due autori corrispondenti sono il professor Chen Wen dell'Università del Massachusetts Amherst e il professor A. John Hart del Dipartimento di ingegneria meccanica del Massachusetts Institute of Technology.
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Collegamenti a documenti correlati:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via percentuale 3Dihub=
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△ Riepilogo delle immagini di carta
I co-primi autori dell'articolo sono i postdoc Emre Tekoğlu e Alexander O'Brien del Dipartimento di Scienze Nucleari e Ingegneria (NSE) del MIT; Alexander D. O'Brien, uno studente laureato NSE; e Liu di UMass Amherst. salutare. Gli altri autori sono Baoming Wang, postdoc DMSE al MIT; Sina Kavak dell'Università Tecnica di Istanbul; il ricercatore MRL Yong Zhang; studente laureato DMSE So Yeon Kim; Studente laureato NSE Wang Shitong; e Duygu Agaogullari dell'Università tecnica di Istanbul. Questa ricerca è stata supportata da Eni SpA attraverso il MIT Energy Initiative, la National Science Foundation e ARPA-E.
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△I co-primi autori del documento di ricerca sono (da sinistra a destra): Jian Liu dell'Università del Massachusetts Amherst, ed Emre Tekoğlu e Alexander O'Brien del Massachusetts Institute of Technology.
prestazioni migliori
Il metodo del team di ricerca si basa sul materiale Inconel 718, una popolare "superlega" utilizzata nelle applicazioni di produzione additiva che devono resistere a condizioni estreme come 700 gradi Celsius (circa 1.300 gradi Fahrenheit). Il team scrive di aver macinato la polvere commerciale di Inconel 718 con una piccola quantità di nanofibre ceramiche, ottenendo un rivestimento uniforme della nanoceramica sulla superficie delle particelle di Inconel.
La polvere risultante viene quindi utilizzata per realizzare parti mediante fusione laser a letto di polvere. I ricercatori hanno scoperto che le parti realizzate con la nuova polvere presentavano porosità e crepe significativamente inferiori rispetto alle parti realizzate solo con Inconel718. E questo, a sua volta, porta ad un notevole aumento della resistenza delle parti, che offre anche molti altri vantaggi. Ad esempio, sono più duttili o estensibili e hanno una migliore resistenza alle radiazioni e ai carichi ad alta temperatura.
"Inoltre, il processo di rafforzamento stesso è poco costoso e funziona con le stampanti 3D esistenti. Basta usare la nostra polvere e otterrai prestazioni migliori", ha affermato Li.
Xu Song, assistente professore presso l'Università cinese di Hong Kong che non è stato coinvolto in questo lavoro, ha commentato: "In questo documento, gli autori propongono un nuovo metodo per la stampa di compositi a matrice metallica in lega 718 a base di nichel rinforzati da nanofibre ceramiche. Il processo di fusione laser induce La dissoluzione in situ della ceramica migliora la resistenza al calore e la forza di Inconel718.Inoltre, il rafforzamento in situ riduce la dimensione del grano ed elimina i difetti.La stampa 3D delle future leghe metalliche, compresa la modifica di alta -il rame a riflettività e l'inibizione della frattura della superlega, tutti potrebbero chiaramente trarre vantaggio da questa tecnologia."
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△Un gruppo di ricerca presso il Massachusetts Institute of Technology riporta un metodo semplice ed economico per preparare materiali di rinforzo chiave per applicazioni aerospaziali e di generazione di energia nucleare. Il "castoro" e altre forme sul supporto stampato in questa foto sono state create utilizzando una nuova tecnologia. Credito fotografico: Alexander O'Brien
nuovo enorme spazio
Il prof. Li ha dichiarato: “Questo lavoro potrebbe aprire un nuovo enorme spazio per la progettazione di leghe, perché gli strati ultrasottili di leghe metalliche stampate in 3D possono essere raffreddati molto più velocemente rispetto ai componenti sfusi realizzati utilizzando i tradizionali processi di solidificazione della fusione. Pertanto, molte delle regole di composizione chimica che applicare alla fusione non sembra applicarsi a questo tipo di stampa 3D. Quindi abbiamo uno spazio compositivo molto più ampio da esplorare aggiungendo metalli di base alla ceramica ".
Emre Tekoğlu, uno degli autori principali del documento di ricerca, ha aggiunto: "Questa composizione è una delle prime che abbiamo progettato, quindi è molto eccitante ottenere questi risultati nella vita reale. C'è ancora molto spazio per l'esplorazione Continueremo a esplorare La nuova formulazione del composito Inconel ha finalmente portato allo sviluppo di materiali in grado di resistere ad ambienti più estremi".
Un altro autore principale, Alexander O'Brien, conclude: "La precisione e la scalabilità consentite dalla stampa 3D aprono nuovi mondi di possibilità per la progettazione dei materiali. I nostri risultati qui sono un eccitante primo passo in un processo che sicuramente avrà un grande impatto sul progettazione del futuro nucleare, aerospaziale e di tutta la produzione di energia.
