Mikrostruktur og mekaniske egenskaper i 3D-printet Inconel

Abstract

For produksjonen av kritiske deler med gode mekaniske egenskaper ved høye temperaturer og god korrosjonsmotstand har det blitt brukt selektiv lasersmelting av nikkel-legeringen Inconel 718. Selektiv lasersmelting er en teknikk innen additiv produksjon, som brukes for å produsere metalldeler. Dette gjøres ved å smelte et pulver av materialet med en laser. SLM gir en unik mulighet til å kunne produsere mer geometrisk komplekse deler raskere. Utfordringen for industriene, var at det ikke eksisterte noen definerte metoder for å forsikre seg om kvaliteten til additiv produksjon. I denne oppgaven undersøkes mikrostrukturen, og de mekaniske egenskapene til Inconel 718. Materialet er produsert i henhold til standarden DNVGL ST B203 for å kvalifisere byggeprosessen.

Prøver til strekktest, hardhetstest, lysmikroskop, skanningelektronmikroskop og transmisjonselektronmikroskop ble laget og testet for å studere de mekaniske egenskaper og mikrostrukturen til legeringen. Strekktestene viser at anisotropi vil påvirke egenskapene til prøvene. Prøvene som er bygget i den horisontale retningen har høyere strekkfasthet, flytegrense og lavere bruddforlengelse enn prøvene bygget i vertikale retningen. Korn er mindre i laserretningen motsetning til byggeretningen, og antas å være grunnen til resultatene.

Hardhetstesten viser ganske like resultater i de fire prøvene som ble testet. Det vil si at bygge retningen og plasseringen til prøven på bygge plattformen ikke vil påvirke hardheten. Porøsitet analysen viser at det er ekstremt lite porer i materialet, da det har en densitet på 99,9%. Dette tyder på at printeparameterne som blir brukt er ganske optimale.

Undersøkelse av mikrostrukturen viser store mengder av delta (δ)-faser inni og langs korngrensen. Tidligere litteratur viser at δ partikler er ett sted sprekkdannelser oppstår.

Materiale oppfyller alle kravene som er satt for de mekaniske egenskapene i henhold til ASTM F3055, Aidro’s datablad og Kongsberg Maritime krav.

In this thesis microstructure and mechanical properties of the additive manufactured Inconel 718 were investigated. For the study of the microstructure of Inconel 718, the use of optical microscope, SEM and TEM were used. Tensile test, hardness test, porosity analysis and Charpy-V were preformed to investigated the mechanical properties of the the nickel-based supperalloy Inconel 718. The results that were obtained, shows that the mechanical properties were within the specifications from Kongsberg Maritime and the standard ASTM F3055-14a.