Uma equipe de engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts relata um método simples e barato para preparar o material Inconel 718 reforçado com nanofibra de cerâmica para uso em processos de fabricação aditiva de PBF de metal. A equipe de pesquisa acredita que seu método de fortalecer pós metálicos impressos em 3D com nanofios de cerâmica também pode ser usado para melhorar muitos outros materiais. Os principais materiais para muitas aplicações importantes na produção aeroespacial e de energia devem ser capazes de resistir a condições extremas, como alta temperatura e tensão de tração, sem falhar. Portanto, esta nova superliga reforçada desenvolvida pelo MIT tem uma ampla gama de aplicações em campos exigentes, como a prospecção aeroespacial.
"Desenvolver materiais que sejam mais adequados para ambientes extremos é sempre uma necessidade urgente para nós, e acreditamos que essa abordagem tem implicações para outros materiais no futuro", disse Ju Li, professor de Engenharia Nuclear da Battelle Energy Alliance e professor do Departamento de Engenharia Nuclear do MIT. Ciência e Engenharia de Materiais (DMSE). enorme potencial."
A pesquisa foi publicada na edição de 5 de abril da Additive Manufacturing em um artigo intitulado "Fortalecimento do Inconel 718 fabricado aditivamente por meio da formação in-situ de nanocarbonetos e silicetos", de Li, do Laboratório de Pesquisa de Materiais (MRL). Ele é um dos três autores correspondentes do artigo. Os outros dois autores correspondentes são o professor Chen Wen, da Universidade de Massachusetts Amherst, e o professor A. John Hart, do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
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Links para documentos relacionados:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via percent 3Dihub=
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△Resumo de fotos de papel
Os primeiros autores do artigo são os pós-doutorandos Emre Tekoğlu e Alexander O'Brien, do Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear do MIT (NSE); Alexander D. O'Brien, um estudante de pós-graduação da NSE; e Liu da UMass Amherst. saudável. Os outros autores são Baoming Wang, um pós-doutorando em DMSE no MIT; Sina Kavak da Universidade Técnica de Istambul; pesquisador MRL Yong Zhang; estudante de pós-graduação DMSE So Yeon Kim; aluno de pós-graduação da NSE, Wang Shitong; e Duygu Agaogullari da Istanbul Technical University. Esta pesquisa foi apoiada pela Eni SpA através da MIT Energy Initiative, National Science Foundation e ARPA-E.
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△Os co-primeiros autores do trabalho de pesquisa são (da esquerda para a direita): Jian Liu, da Universidade de Massachusetts Amherst, e Emre Tekoğlu e Alexander O'Brien, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
melhor performance
O método da equipe de pesquisa é baseado no material Inconel 718, uma "superliga" popular usada em aplicações de manufatura aditiva que precisam suportar condições extremas como 700 graus Celsius (cerca de 1.300 graus Fahrenheit). A equipe escreve que moeu o pó comercial de Inconel 718 com uma pequena quantidade de nanofibras de cerâmica, resultando em um revestimento uniforme da nanocerâmica na superfície das partículas de Inconel.
O pó resultante é então usado para fazer peças por fusão de leito de pó a laser. Os pesquisadores descobriram que as peças feitas com o novo pó tinham significativamente menos porosidade e rachaduras do que as peças feitas apenas com Inconel718. E isso, por sua vez, leva a um aumento muito maior da resistência das peças, que também oferecem muitas outras vantagens. Por exemplo, eles são mais dúcteis ou elásticos e têm melhor resistência à radiação e cargas de alta temperatura.
"Além disso, o processo de fortalecimento em si é barato e funciona com as impressoras 3D existentes. Basta usar nosso pó e você obterá melhor desempenho", disse Li.
Xu Song, um professor assistente da Universidade Chinesa de Hong Kong que não esteve envolvido neste trabalho, comentou: "Neste artigo, os autores propõem um novo método para imprimir compósitos de matriz metálica de liga 718 à base de níquel reforçados por nanofibras de cerâmica. O processo de fusão a laser induz A dissolução in-situ da cerâmica aumenta a resistência ao calor e a resistência do Inconel718. Além disso, o reforço in-situ reduz o tamanho do grão e elimina defeitos. A impressão 3D de futuras ligas metálicas, incluindo a modificação de alta -cobre de refletividade e inibição de fratura de superliga, todos poderiam claramente se beneficiar desta tecnologia."
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△Uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts relata um método simples e barato para preparar materiais de reforço essenciais para aplicações aeroespaciais e de geração de energia nuclear. O "castor" e outras formas no substrato impresso nesta foto foram criadas usando uma nova tecnologia. Crédito da foto: Alexander O'Brien
enorme novo espaço
O Prof. Li disse: "Este trabalho pode abrir um novo e enorme espaço para o design de ligas, porque as camadas ultrafinas de ligas metálicas impressas em 3D podem ser resfriadas muito mais rapidamente do que os componentes a granel feitos usando processos convencionais de solidificação por fusão. Portanto, muitas das regras de composição química que aplicar à fundição parece não se aplicar a esse tipo de impressão 3D. Portanto, temos um espaço de composição muito maior para explorar a adição de metais básicos à cerâmica."
Emre Tekoğlu, um dos principais autores do trabalho de pesquisa, acrescentou: "Esta composição é uma das primeiras que projetamos, por isso é muito emocionante alcançar esses resultados na vida real. Ainda há muito espaço para exploração Continuaremos a explorar A nova formulação do compósito Inconel finalmente levou ao desenvolvimento de materiais que podem resistir a ambientes mais extremos."
Outro autor principal, Alexander O'Brien, conclui: "A precisão e a escalabilidade permitidas pela impressão 3D abrem novos mundos de possibilidades para o design de materiais. Nossos resultados aqui são uma etapa inicial emocionante em um processo que certamente terá um grande impacto no projeto do futuro nuclear, aeroespacial e toda a produção de energia.
