Aliajele CuCrZr pot fi folosite nu numai la temperatura camerei, ci și în medii cu temperatură ridicată{0}. Cercetătorii de la Institutul General de Cercetare a Metalelor Neferoase din Beijing și alte instituții au studiat proprietățile de tracțiune și termice ale aliajelor de cupru fabricate prin strat de pulbere laser (LPBF) la temperaturi ridicate (600 de grade).
Imprimare 1,3D și tratament termic al aliajului CuCrZr
Acest studiu a folosit pulbere de CuCrZr cu o dimensiune a particulei de 10-69 μm pentru a imprima pe un substrat 316L folosind imprimare laser verde.
Tratament termic de îmbătrânire directă: 500 de grade × 1 oră, răcire cuptor.
2, Conductivitatea termică la temperatură înaltă a aliajului CuCrZr
În intervalul de temperatură de la 25 la 900 de grade, capacitatea termică specifică a aliajelor CuCrZr preparate prin LPBF a crescut de la 0,38 J·g⁻¹·K⁻¹ la 0,50 J·g⁻¹·K⁻¹; difuzivitatea termică (T) a scăzut de la 99 mm²·s⁻¹ la 65 mm²·s⁻¹; iar conductivitatea termică λ(T) a scăzut de la 329 W·m⁻¹·K⁻¹ la 287 W·m⁻¹·K⁻¹.
3, Proprietățile de tracțiune la temperatură înaltă ale aliajelor CuCrZr preparate prin LPBF.
Temperatura camerei: Rezistență la tracțiune (UTS): 585 MPa, Alungire (EL): 14,4%;
100 de grade: rezistența la tracțiune scade la 482 MPa, în timp ce plasticitatea se îmbunătățește, iar alungirea este de 18,0%;
300 de grade: rezistența și plasticitatea aliajului cresc ușor (UTS: 493 MPa, EL: 21,1%);
600 de grade : Rezistența și plasticitatea încep să scadă simultan (UTS: 180 MPa, EL: 6,1%), moment în care are loc tranziția ductil-casabilă;
700 grade: Proprietățile de întindere ale aliajului se deteriorează semnificativ (UTS: 140 MPa, EL: 3,8%).
4, Influența metodei de fabricație asupra proprietăților de temperatură-înaltă ale aliajului CuCrZr.
5, în intervalul de temperatură înaltă de 300-700 de grade,
proprietățile obținute în acest studiu sunt comparabile cu cele ale aliajelor similare de CuCrZr fabricate aditiv.
Într-un alt studiu, la temperaturi sub 300 de grade, proprietățile termice ale aliajelor de CuCrZr preparate prin topirea în pat de pulbere cu fascicul de electroni (EB-PBF), indiferent dacă erau în stare preparată sau tratată termic, au fost semnificativ superioare celor ale probelor de topire cu strat de pulbere cu laser (LPBF). Mecanismul este următorul:
①. Diferența de absorbție a energiei
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80%) decât razele laser aproape-infraroșu/verde (10–74%).
②. Efect de grosime a stratului de pulbere
Grosimea stratului procesului EB-PBF (50–70 μm) este de obicei mai mare decât cea a LPBF (20–40 μm). Un strat de pulbere mai gros duce la o viteză de răcire redusă.
③.Evoluția microstructurii: Topirea și solidificarea repetată în timpul procesului LPBF generează o densitate mare de dislocare, rezultând o tensiune reziduală semnificativ mai mare în comparație cu proba EB-PBF.
④.Diferențe în strategiile de scanare
C.EB-PBF folosește o scanare rotativă simplă de 0 grade/90 de grade/180 de grade, rezultând granule grosiere, obișnuite și un puternic<100>textura fibrelor; în timp ce scanarea cu rotație de 67 de grade a LPBF duce la o structură neregulată, cu granulație-fină și formează o structură puternică<110>textura fibrei de-a lungul direcției de formare.
În rezumat, efectele combinate ale tensiunii reziduale, orientării cristalului și structurii cu granulație fină au ca rezultat aliajele LPBF-preparate cu proprietăți termice inferioare în comparație cu mostrele EB-PBF, dar proprietăți mecanice superioare.
6, Material de fabricare a mărfurilor uscate
① Aliajul CuCrZr prezintă proprietăți bune de întindere la 600 de grade (rezistență la tracțiune UTS: 180 MPa, alungire EL: 6,1%). Interacțiunile de dislocare-la-dislocare, precipitații bogate în Cr și Zr-nanocubici centrate pe corp cu densitate înaltă{--, limitele de cereale cu unghi-mari și recristalizarea suprimată contribuie la menținerea acestor proprietăți bune de tracțiune la temperaturi ridicate.
② Acest aliaj prezintă o conductivitate termică excelentă, care scade ușor până la aproximativ 290 W/(m·K) la 600 de grade. Acest lucru este atribuit precipitatelor reziduale bogate în Cr și Zr-la scară nanometrică bcc și reducerii dislocațiilor cu densitate mare-. Scăderea conductibilității termice odată cu creșterea temperaturii se datorează refacerii statice continue și recristalizării statice, ducând la supra-îmbătrânire, agregarea precipitatelor și împrăștierea fononilor cauzate de defecte de cristal și împrăștiere inversă.
