ニッケル基超合金 625 はどのように腐食しますか?

ニッケルベースの超合金インコネル 625 は、優れた機械的特性と耐食性を備えており、航空宇宙産業や海洋産業などの主要な用途に使用されています。しかし、加工性が悪く、高い塑性変形負荷が要求されるため、常にメーカーを悩ませてきました。したがって、これらの問題を克服するために、インコネル 625 の積層造形が多くの研究で検討されてきました。ポルトガルのポルト大学の研究者は、インコネル 625 とその複合材料の直接レーザー蒸着 (DLD) 技術を要約しました。

760 度で加熱された鍛造 IN625 の伸びは異常に減少しましたが、著者らはこの減少の理由を明らかにしていません。ただし、観察された変形した IN625 の伸びの急激な減少は、引張試験で適用されたひずみ速度に起因する可能性があります。一部の著者は、600 度で試験した同様の合金のこの挙動について言及しています。他の何人かの著者も、同様の温度での引張試験中に引張特性のこの挙動を実証しました。

How does nickel-based superalloy 625 corrode?

高融点の溶質元素 (モリブデン、ニオブ) は、ニッケルマトリックス中での拡散係数が低くなります。したがって、クロムは固溶体中に存在すると合金のクリープ強度を高めますが、クロムは硬化係数が小さいものの、IN625 中に存在するため硬化係数が低くなります。高重量分率は依然として固溶体の強化に大きく寄与します。炭素はまた、有効な固溶体強化元素であり、一次および二次炭化物の強化源でもあります。 IN625 は、他のニッケル基超合金と同様の面心立方晶 (FCC) 結晶構造を持ち、室温から融点までの相転移に抵抗します。さらに、FCC 構造は、クリープ変形現象に影響を与える熱活性化プロセスの速度が低くなります。酸化や熱腐食による外面劣化に対する耐性は、主にクロム、アルミニウム、チタンによって制御されます。ほとんどの IN625 部品は複雑な形状をしているため、合金の加工が難しい性質と合わせて過度の機械加工が行われると、製造プロセス中にかなりの困難が生じました。さらに、IN625 の成形には、成形プロセス中により高い電力 (炭素鋼の約 4 倍) が必要です。

鍛造 IN625 は室温で高い機械的特性を備えています。ただし、その高温機械的特性は、同等の強度の鋼とは異なります。 ASTM B443 はシート/プレートの最小要件を指定し、ASTM B564 は IN625 鍛造品の要件を指定します。 ASTM E8 および ISO 6892 は、室温での金属材料の一軸引張試験の標準方法であり、ASTM E21 および ISO 6892 は、鍛造および AM IN625 のための高温での金属の引張試験の方法を提供します。 ASTM E292 および ASTM E740 引張荷重下でのノッチ付き試験片の破断強度 (高温) および残留強度を測定するための標準試験方法。上記の試験方法は、従来の方法で製造された IN625 材料と積層造形された IN625 材料の両方に適しています。さらに、特定の試験（ASTM E740 に対する試験など）の場合、AM 材料試験は試験片の厚さや試験片の形状などの特定の制限に遭遇する可能性があります。

過去数年間にわたり、DLD を使用した IN625 の AM に関するいくつかの取り組みが行われてきました。図 2 は、さまざまな研究で報告されている機械的特性の概要を示し、参考として従来の方法で製造された IN625 の機械的性能仕様も示しています。ここに示されているすべての特性は、後処理熱処理を行っていないものです。

DLD IN625 は、従来製造された IN625 製品の極限引張強さ (UTS)、降伏強さ (YS)、および伸び (%) を満たすか、それを上回っています。ただし、付加的に製造された IN625 は一般に従来の方法で製造された IN625 よりも延性が低く、典型的な伸び値は 60% ～ 65% の範囲です。 DLD ビルドでは、UTS、YS、および XY 方向の低い伸びの割合が高く、UTS、YS、および Z 方向の高い伸びの割合が低くなります。等方性の挙動は、DLD 構造の機械的特性で明らかです。ほとんどの DLD ビルドは、XY (水平) 方向でそれぞれ 820-880 MPa と 460-600 MPa 以内の UTS と YS を示し、XY (水平) 方向でそれぞれ 730-840 MPa と 370-510 MPa 以内を示します。 Z (ビルド) 方向。最近の研究では、伸び値の範囲は XY 方向で 29% ～ 45%、Z (構築) 方向で 40% ～ 56% であると報告されています。特性の方向依存性は主に、DLD プロセスによって生成される特徴的な柱状構造に起因しており、その結果、引張試験中の引張荷重の方向に関連して機械的特性が変化します。ラーベス相は凝固の最後に形成され、樹枝状結晶間に分布します。

選択的レーザー溶融 (SLM) と直接レーザー蒸着 (DLD) による IN625 の機械的特性を比較すると、適切なパラメーターと後熱処理により、DLD は SLM 構造と比較して 40% 以上優れた強度と伸びを有することが結論付けられました。また、異方性挙動が最小限に抑えられた熱処理された SLM ビルドと比較して、DLD ビルドは伸びと強度が比較的低く (約 30%)、XY および Z 方向の伸びの変化が小さいことも報告されています。大きい。