Desarrollo Rápido de Aleaciones Utilizando Simulación Calphad y Mezclas de Polvo en Deposición de Energía Directa
Autores: Bold, Marie-Noemi; Raffeis, Iris; Adjei-Kyeremeh, Frank; Schleifenbaum, Johannes Henrich; Bührig-Polaczek, Andreas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Comercialización
Fabricación aditiva
Química de aleaciones
Deposición de energía directa a alta velocidad
Caracterización de microestructuras
Propiedades mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
La comercialización continua de la fabricación aditiva (AM) ha hecho necesario adaptar la química de las aleaciones, así como aprovechar las particularidades del proceso de AM, como la libertad de diseño, la geometría de impresión y las altas tasas de enfriamiento, para cumplir con los requisitos de aplicación funcional. Aleaciones como los aceros para herramientas de trabajo en caliente, incluyendo H11, son muy adecuadas para aplicaciones de mecanizado y herramientas. En este trabajo, los autores investigaron y compararon la procesabilidad del proceso de deposición de energía directa de alta velocidad con fuente de láser (HS DED-LB/M) de una aleación de referencia H11 y su forma modificada (H11m). La modificación de la aleación tenía como objetivo minimizar la cantidad de austenita retenida (RA) en la microestructura construida y reducir los pasos de tratamiento térmico posterior. El enfoque de investigación incluyó simulación Calphad, mezcla rápida de aleaciones (polvo modificado) y optimización de parámetros de proceso para producir piezas densas para la caracterización de microestructura y pruebas de propiedades mecánicas. Los resultados muestran que, mientras que H11 logró una densidad relativa alta > 99.85%, H11m aún tenía grietas paralelas a la dirección de construcción. La cantidad de RA se redujo igualmente del 4.08% en H11 al 1.23% en H11m. H11 tuvo una microdureza promedio comparativamente superior (591 HV0.5) en comparación con H11m (561.5 HV0.5), lo que se puede atribuir a la mayor presencia de carburo. El efecto de fortalecimiento martensítico entre H11 y H11m se puede describir como similar.
Descripción
La comercialización continua de la fabricación aditiva (AM) ha hecho necesario adaptar la química de las aleaciones, así como aprovechar las particularidades del proceso de AM, como la libertad de diseño, la geometría de impresión y las altas tasas de enfriamiento, para cumplir con los requisitos de aplicación funcional. Aleaciones como los aceros para herramientas de trabajo en caliente, incluyendo H11, son muy adecuadas para aplicaciones de mecanizado y herramientas. En este trabajo, los autores investigaron y compararon la procesabilidad del proceso de deposición de energía directa de alta velocidad con fuente de láser (HS DED-LB/M) de una aleación de referencia H11 y su forma modificada (H11m). La modificación de la aleación tenía como objetivo minimizar la cantidad de austenita retenida (RA) en la microestructura construida y reducir los pasos de tratamiento térmico posterior. El enfoque de investigación incluyó simulación Calphad, mezcla rápida de aleaciones (polvo modificado) y optimización de parámetros de proceso para producir piezas densas para la caracterización de microestructura y pruebas de propiedades mecánicas. Los resultados muestran que, mientras que H11 logró una densidad relativa alta > 99.85%, H11m aún tenía grietas paralelas a la dirección de construcción. La cantidad de RA se redujo igualmente del 4.08% en H11 al 1.23% en H11m. H11 tuvo una microdureza promedio comparativamente superior (591 HV0.5) en comparación con H11m (561.5 HV0.5), lo que se puede atribuir a la mayor presencia de carburo. El efecto de fortalecimiento martensítico entre H11 y H11m se puede describir como similar.