| dc.description.abstract | Inconel 718 er en nikkelbasert superlegering som beholder gode mekaniske egenskaper i temperaturer fra -252 til 704°C. Dette sammen med god korrosjonsmotstand gjør at materialet egner seg bra til kritiske deler i krevende miljøer. Disse kan produseres ved hjelp av 3D-printing i form av selektiv lasersmelting (SLM), som gir større geometrisk frihet i forhold til konvensjonelle metoder. I tillegg sparer man råmaterial og produksjonen kan effektiviseres. Utfordringen er at det finnes lite data rundt materialegenskapene til slike deler.
Våren 2021 ble det testet et sett med SLM-produserte prøver av Inconel 718 ved UiS, som hadde blitt løsningsvarmebehandlet ved 980°C før en to-trinns presipitatherding. Disse prøvene viste god styrke og gode hardhetsegenskaper, men hadde grunnet høy dannelse av sprø deltapartikler i mikrostrukturen under varmebehandlingen, lav slagseighet og bruddforlengelse.
Hypotesen var at en varmere løsningsvarmebehandling ville løse opp deltafasen, slik at materialet ble mer duktilt og dermed fikk bedre slagseighet og forlengelse. For å bevise hypotesen ble mikrostrukturen og de mekaniske egenskapene til to like prøvesett, som ble varmebehandlet forskjellig, undersøkt. Prøvesettene ble løsningsvarmebehandlet ved 1100°C i 3 timer og presipitatherdet ved 700°C, det ene i 12 timer og det andre i 6 timer. De mekaniske egenskapene ble testet gjennom strekkprøving, skårslagprøving og hardhetsprøving. Mikrostrukturen ble studert med optisk- skanningelektron- og transmisjonselektronmikroskop.
Mikroskopiundersøkelsene viste mye mindre tegn til deltafase, som gjenspeiles i de mekaniske egenskapene til prøvene. Verdier mellom 46 og 76 Joule ble nådd under skårslagprøving, samt bruddforlengelser på 20-30 % ved strekkprøving, som er en økning fra 15-25 Joule slagseighet og 15-20 % bruddforlengelse fra 2021. Sammen med bruddflateanalysen i SEM, beviser dette at reduksjonen av deltafase har gjort materialet mer duktilt. På bekostning av økt duktilitet har materialet mistet noe styrke og hardhet, som kommer fram i strekkfastheten, flytegrensen og hardhetsprøvene. Dette er fordi det dannes flere og større styrkningspresipitater gjennom den to-trinns presipitatherdingen som ble utført i 2021, kontra årets presipitatherding. | |
| dc.description.abstract | Inconel 718 is a nickel-based superalloy that keeps good mechanical properties in temperatures from -252 to 704 ° C. This, together with good corrosion resistance, means that the material is well suited for critical parts in demanding environments. These can be produced using 3D printing, in form of selective laser melting (SLM), which will provide greater geometric freedom compared to conventional methods. In addition does the process use less raw materials and production is faster. The challenge with 3D-printed parts is the lack of data on microstructure and the mechanical properties.
In the spring of 2021, a set of SLM-produced samples of Inconel 718 were tested at UiS, which had been solution heat treated at 980°C before a two-stage aging treatment. These samples showed good strength and hardness properties, but had due to high formation of brittle delta particles in the microstructure during the heat treatment, very poor impact strength and elongation at break.
The assumption was that a higher solution heat treatment temperature would dissolve the delta phase, so that the material would become more ductile, improving the impact strength and elongation. To prove the assumption, the microstructure and mechanical properties of two identical building sets, which were heat-treated differently, were examined. The sample kits were solution heat treated at 1100°C for 3 hours and aged at 700°C, one kit for 12 hours and the other kit for 6 hours. For examination of the mechanical properties, tensile testing, impact testing and hardness testing was executed. The materials microstructure, as the fracture surfaces were examined by optical-, scanningelectron- and transmissionelectronmicroscopes.
The microscopy examinations showed much less delta phase, which also reflectes in the mechanical properties of the samples. Values between 46 and 76 Joule were reached during impact testing, as well as elongations of 20-30 % in tensile testing, which was an increase from 15-25 Joule impact toughness and 15-20 % elongation from studies done in 2021. This, together with the fracture surface analysis in SEM, proves that the reduction of delta phase has made the material more ductile. At the expense of increased ductility, the material has lost some strength and hardness, which is reflected in the tensile strength, yield strength and hardness results. Most likely caused by more and larger strengthening precipitates formed through the two-stage aging treatment done in 2021, versus this year's single step aging treatment. | |
