Тонкостенные металлические конструкции являются ключевым элементом в аэрокосмической и автомобильной отраслях благодаря своей способности эффективно поглощать энергию. Современные тенденции направлены на оптимизацию их геометрии для максимального улучшения демпфирующих свойств. Развитие аддитивных технологий, в частности, метода моделирования наплавления металлов (Metal FDM), открыло новые возможности для производства таких сложных структур. Данная технология реализуется в три этапа: печать, термообезжиривание и спекание. Ее принципиальное преимущество заключается в исключении макро- и микродефектов, характерных для процессов плавления, а также в снижении себестоимости и технологических рисков, включая опасность взрыва металлического порошка, который связывается полимером в процессе печати.
СЭМ-анализ микроструктурных изменений в процессе спекания
Совместное исследование, проведенное Институтом металлов Китайской академии наук и Даляньским университетом Цзяотонг, было сфокусировано на получении тонкостенных конструкций из нержавеющей стали 316L с применением технологии Metal FDM и термического обезжиривания, исключающего использование химических реагентов. Ключевым этапом работы стало спекание, которое проводилось в два этапа: сначала при 600°C для удаления остатков связующего, а затем при 1380°C с выдержкой в 180 минут для формирования плотной структуры. С помощью настольного сканирующего электронного микроскопа ZEPTOOLS ZEM ученые проследили эволюцию микроструктуры, наблюдая закрытие и сфероидизацию пор с последующим образованием плотного аустенита с отожженными двойниками. Полученные данные подтвердили, что комбинированный процесс позволяет получать высококачественный материал с прогнозируемо высокими энергопоглощающими свойствами.
Рис. 1. СЭМ-изображение образца в вакуумной среде (a) изображение при 260°C, (c) 340°C и (e) 380°C; (b), (d) и (f) - увеличенные области с (a), (c) и (e) соответственно.
Рис.2. СЭМ-изображение образца в среде аргона: (a) 340°C, (c) 380°C и (e) 380°C при хранении в тепле в течение 1 часа; (b), (d) и (f) – увеличенные области (a), (c) и (f) соответственно.
Рис.3 Морфология поверхности тонкостенной металлической конструкции, полученной с помощью (а) процессов metal FDM и (б) процессов LPBF.
Подробнее о настольном СЭМ ZEM18
