Wie korrodiert die Nickelbasis-Superlegierung 625?
Die nickelbasierte Superlegierung Inconel 625 verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit und wird in Schlüsselanwendungen wie der Luft- und Raumfahrt- und Schifffahrtsindustrie eingesetzt. Die schlechte Verarbeitbarkeit und die hohen Anforderungen an die plastische Verformungslast bereiten den Herstellern jedoch seit jeher Sorgen. Daher wurde in vielen Studien die additive Fertigung von Inconel 625 untersucht, um diese Probleme zu überwinden. Forscher der Universität Porto in Portugal haben die Direct Laser Deposition (DLD)-Technologie von Inconel 625 und seinen Verbundwerkstoffen zusammengefasst.
Mechanische Eigenschaften von DLD IN625
Die Dehnung von geknetetem IN625, das auf 760 Grad erhitzt wurde, verringerte sich ungewöhnlich, obwohl die Autoren keinen Grund für diesen Rückgang nannten. Der beobachtete starke Rückgang der Dehnung von verformtem IN625 kann jedoch auf die im Zugversuch angewendete Dehnungsrate zurückgeführt werden. Einige Autoren erwähnen dieses Verhalten für ähnliche Legierungen, die bei 600 Grad getestet wurden. Mehrere andere Autoren haben dieses Verhalten der Zugeigenschaften auch bei Zugversuchen bei ähnlichen Temperaturen nachgewiesen.
Hochschmelzende gelöste Elemente (Molybdän, Niob) haben niedrige Diffusionskoeffizienten in der Nickelmatrix; Daher erhöht ihre Anwesenheit in der festen Lösung die Zeitstandfestigkeit der Legierung, während Chrom aufgrund seiner Anwesenheit in IN625 zwar einen kleineren Härtungskoeffizienten aufweist, jedoch einen niedrigeren Härtungskoeffizienten aufweist. Ein hoher Gewichtsanteil trägt immer noch erheblich zur Festigung der festen Lösung bei. Kohlenstoff ist auch ein wirksames Element zur Festigung fester Lösungen und eine Quelle für die Verstärkung primärer und sekundärer Karbide. IN625 hat eine kubisch-flächenzentrierte (FCC) Kristallstruktur, die anderen Superlegierungen auf Nickelbasis ähnelt und einem Phasenübergang von Raumtemperatur zum Schmelzpunkt widersteht. Darüber hinaus weist die FCC-Struktur eine geringere Rate an thermischen Aktivierungsprozessen auf, die das Phänomen der Kriechverformung beeinflussen. Die Beständigkeit gegen äußere Oberflächenzerstörung durch Oxidation und thermische Korrosion wird hauptsächlich durch Chrom, Aluminium und Titan gesteuert. Aufgrund der komplexen Form der meisten IN625-Teile verursachte eine Überbearbeitung in Verbindung mit der schwierig zu bearbeitenden Beschaffenheit der Legierung erhebliche Schwierigkeiten während des Herstellungsprozesses. Darüber hinaus erfordert die Umformung von IN625 eine höhere Leistung während des Umformprozesses (ungefähr viermal so viel wie bei Kohlenstoffstahl).
Geschmiedetes IN625 weist bei Raumtemperatur hohe mechanische Eigenschaften auf. Seine mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen unterscheiden ihn jedoch von gleichfesten Stählen. ASTM B443 spezifiziert Mindestanforderungen für Bleche/Platten und ASTM B564 spezifiziert Anforderungen für IN625-Schmiedeteile. ASTM E8 und ISO 6892 sind Standardmethoden für die einachsige Zugprüfung von Metallmaterialien bei Raumtemperatur, während ASTM E21 und ISO 6892 Methoden für die Zugprüfung von Metallen bei erhöhten Temperaturen zum Schmieden und AM IN625 bereitstellen. ASTM E292 und ASTM E740 Standardtestmethoden zur Bestimmung der Bruchfestigkeit (hohe Temperatur) und der Restfestigkeit gekerbter Proben unter Zugbelastung. Die oben genannten Prüfmethoden eignen sich sowohl für konventionell hergestellte als auch für additiv gefertigte IN625-Materialien. Darüber hinaus können bei der AM-Materialprüfung bei bestimmten Tests (z. B. Tests nach ASTM E740) bestimmte Einschränkungen auftreten, beispielsweise hinsichtlich der Probendicke oder der Probengeometrie.
In den letzten Jahren gab es mehrere Bemühungen zur AM des IN625 unter Verwendung von DLD. Die in verschiedenen Studien berichteten mechanischen Eigenschaften werden zusammengefasst und als Referenz werden auch Spezifikationen zu den mechanischen Eigenschaften für konventionell hergestelltes IN625 bereitgestellt. Alle hier dargestellten Eigenschaften gelten ohne nachträgliche Wärmebehandlung.
