Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts informa sobre un método simple y económico para preparar material Inconel 718 reforzado con nanofibras cerámicas para su uso en procesos de fabricación aditiva de metal PBF. El equipo de investigación cree que su método de fortalecer los polvos metálicos impresos en 3D con nanocables cerámicos también podría usarse para mejorar muchos otros materiales. Los materiales clave para muchas aplicaciones importantes en la industria aeroespacial y la producción de energía deben ser capaces de soportar condiciones extremas, como altas temperaturas y tensiones de tracción, sin fallar. Por lo tanto, esta nueva superaleación reforzada desarrollada por el MIT tiene una amplia gama de aplicaciones en campos tan exigentes como el prospecto aeroespacial.
"Desarrollar materiales que sean más adecuados para ambientes extremos siempre es una necesidad urgente para nosotros, y creemos que este enfoque tiene implicaciones para otros materiales en el futuro", dijo Ju Li, profesor de ingeniería nuclear de Battelle Energy Alliance y profesor en el Departamento de MIT. Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE). gran potencial."
La investigación se publicó en la edición del 5 de abril de Additive Manufacturing en un artículo titulado "Fortalecimiento del Inconel 718 fabricado de forma aditiva a través de la formación in situ de nanocarburos y siliciuros", por Li del Laboratorio de Investigación de Materiales (MRL). Es uno de los tres autores correspondientes del artículo. Los otros dos autores correspondientes son el profesor Chen Wen de la Universidad de Massachusetts Amherst y el profesor A. John Hart del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts.
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Enlaces a documentos relacionados:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via percent 3Dihub=
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△Resumen de fotografías en papel
Los coprimeros autores del artículo son los posdoctorados Emre Tekoğlu y Alexander O'Brien del Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear (NSE) del MIT; Alexander D. O'Brien, estudiante de posgrado de NSE; y Liu de UMass Amherst. saludable. Los otros autores son Baoming Wang, un postdoctorado de DMSE en el MIT; Sina Kavak de la Universidad Técnica de Estambul; el investigador de LMR Yong Zhang; el estudiante graduado de DMSE, So Yeon Kim; el estudiante graduado de NSE Wang Shitong; y Duygu Agaogullari de la Universidad Técnica de Estambul. Esta investigación fue apoyada por Eni SpA a través de MIT Energy Initiative, National Science Foundation y ARPA-E.
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△Los coprimeros autores del trabajo de investigación son (de izquierda a derecha): Jian Liu de la Universidad de Massachusetts Amherst, y Emre Tekoğlu y Alexander O'Brien del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
mejor interpretación
El método del equipo de investigación se basa en el material Inconel 718, una popular "superaleación" utilizada en aplicaciones de fabricación aditiva que necesitan soportar condiciones extremas como 700 grados Celsius (alrededor de 1300 grados Fahrenheit). El equipo escribe que molieron polvo comercial de Inconel 718 con una pequeña cantidad de nanofibras cerámicas, lo que dio como resultado una capa uniforme de nanocerámica en la superficie de las partículas de Inconel.
El polvo resultante se utiliza luego para fabricar piezas mediante fusión de lecho de polvo por láser. Los investigadores descubrieron que las piezas fabricadas con el nuevo polvo tenían significativamente menos porosidad y grietas que las piezas fabricadas solo con Inconel718. Y esto, a su vez, conduce a una mayor resistencia de las piezas, lo que también ofrece muchas otras ventajas. Por ejemplo, son más dúctiles o estirables y tienen mejor resistencia a la radiación ya las cargas de alta temperatura.
"Además, el proceso de fortalecimiento en sí mismo es económico y funciona con las impresoras 3D existentes. Solo use nuestro polvo y obtendrá un mejor rendimiento", dijo Li.
Xu Song, profesor asistente de la Universidad China de Hong Kong que no participó en este trabajo, comentó: "En este artículo, los autores proponen un nuevo método para imprimir compuestos de matriz metálica de aleación 718 a base de níquel reforzados con nanofibras cerámicas. El proceso de fusión por láser induce La disolución in situ de la cerámica mejora la resistencia al calor y la fuerza de Inconel 718. Además, el fortalecimiento in situ reduce el tamaño del grano y elimina defectos. La impresión 3D de futuras aleaciones metálicas, incluida la modificación de alta -la reflectividad del cobre y la inhibición de la fractura de la superaleación, todos podrían beneficiarse claramente de esta tecnología".
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△Un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts informa sobre un método simple y económico para preparar materiales de refuerzo clave para aplicaciones aeroespaciales y de generación de energía nuclear. El "castor" y otras formas en el sustrato impreso en esta foto se crearon con nueva tecnología. Crédito de la foto: Alexander O'Brien
gran espacio nuevo
El profesor Li dijo: "Este trabajo podría abrir un gran espacio nuevo para el diseño de aleaciones, porque las capas de aleación de metal impresas en 3D ultrafinas se pueden enfriar mucho más rápido que los componentes a granel fabricados con procesos de solidificación por fusión convencionales. Por lo tanto, muchas de las reglas de composición química que aplicar a la fundición no parece aplicarse a este tipo de impresión 3D. Por lo tanto, tenemos un espacio compositivo mucho más amplio para explorar la adición de metales base a la cerámica".
Emre Tekoğlu, uno de los autores principales del trabajo de investigación, agregó: "Esta composición es una de las primeras que hemos diseñado, por lo que es muy emocionante lograr estos resultados en la vida real. Todavía hay mucho espacio para la exploración. Continuaremos explorando La nueva fórmula compuesta de Inconel finalmente ha llevado al desarrollo de materiales que pueden soportar ambientes más extremos".
Otro autor principal, Alexander O'Brien, concluye: "La precisión y la escalabilidad habilitadas por la impresión 3D abren nuevos mundos de posibilidades para el diseño de materiales. Nuestros resultados aquí son un primer paso emocionante en un proceso que seguramente tendrá un gran impacto en el diseño de la futura producción nuclear, aeroespacial y de toda la energía.
