Une équipe d'ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology rapporte une méthode simple et peu coûteuse pour préparer un matériau Inconel 718 renforcé de nanofibres céramiques pour une utilisation dans les procédés de fabrication additive métallique PBF. L'équipe de recherche pense que leur méthode de renforcement des poudres métalliques imprimées en 3D avec des nanofils de céramique pourrait également être utilisée pour améliorer de nombreux autres matériaux. Les matériaux clés pour de nombreuses applications importantes dans l'aérospatiale et la production d'énergie doivent pouvoir résister sans défaillance à des conditions extrêmes telles que des températures élevées et des contraintes de traction. Par conséquent, ce nouveau superalliage renforcé développé par le MIT a une large gamme d'applications dans des domaines exigeants tels que la perspective aérospatiale.
"Développer des matériaux plus adaptés aux environnements extrêmes est toujours un besoin urgent pour nous, et nous pensons que cette approche aura des implications pour d'autres matériaux à l'avenir", a déclaré Ju Li, professeur de génie nucléaire à la Battelle Energy Alliance et professeur au département de MIT. Science et Génie des Matériaux (DMSE). énorme potentiel."
La recherche a été publiée dans le numéro du 5 avril d'Additive Manufacturing dans un article intitulé "Strengthening additively made Inconel 718 through in-situ formation of nanocarbides and siliciures", par Li du Materials Research Laboratory (MRL). Il est l'un des trois auteurs correspondants de l'article. Les deux autres auteurs correspondants sont le professeur Chen Wen de l'Université du Massachusetts à Amherst et le professeur A. John Hart du département de génie mécanique du Massachusetts Institute of Technology.
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Liens vers des articles connexes :
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X?via pourcentage 3Dihub=
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△Résumé des images papier
Les co-premiers auteurs de l'article sont les post-doctorants Emre Tekoğlu et Alexander O'Brien du Département des sciences et de l'ingénierie nucléaires (NSE) du MIT ; Alexander D. O'Brien, étudiant diplômé en SNG; et Liu de l'UMass Amherst. en bonne santé. Les autres auteurs sont Baoming Wang, postdoc DMSE au MIT ; Sina Kavak de l'Université technique d'Istanbul ; le chercheur MRL Yong Zhang; Étudiant diplômé DMSE So Yeon Kim; Wang Shitong, étudiant diplômé en SNG; et Duygu Agaogullari de l'Université technique d'Istanbul. Cette recherche a été soutenue par Eni SpA par le biais de la MIT Energy Initiative, de la National Science Foundation et de l'ARPA-E.
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△Les co-premiers auteurs du document de recherche sont (de gauche à droite) : Jian Liu de l'Université du Massachusetts Amherst, et Emre Tekoğlu et Alexander O'Brien du Massachusetts Institute of Technology.
meilleure performance
La méthode de l'équipe de recherche est basée sur le matériau Inconel 718, un "superalliage" populaire utilisé dans les applications de fabrication additive qui doivent résister à des conditions extrêmes telles que 700 degrés Celsius (environ 1 300 degrés Fahrenheit). L'équipe écrit qu'elle a broyé de la poudre commerciale d'Inconel 718 avec une petite quantité de nanofibres de céramique, ce qui a entraîné un revêtement uniforme de la nanocéramique à la surface des particules d'Inconel.
La poudre obtenue est ensuite utilisée pour fabriquer des pièces par fusion laser sur lit de poudre. Les chercheurs ont découvert que les pièces fabriquées avec la nouvelle poudre avaient beaucoup moins de porosité et de fissures que les pièces fabriquées avec l'Inconel718 seul. Et cela, à son tour, conduit à une résistance considérablement accrue des pièces, qui offrent également de nombreux autres avantages. Par exemple, ils sont plus ductiles, ou extensibles, et ont une meilleure résistance aux rayonnements et aux charges à haute température.
"En outre, le processus de renforcement lui-même est peu coûteux et fonctionne avec les imprimantes 3D existantes. Utilisez simplement notre poudre et vous obtiendrez de meilleures performances", a déclaré Li.
Xu Song, professeur adjoint à l'Université chinoise de Hong Kong qui n'a pas participé à ce travail, a commenté : « Dans cet article, les auteurs proposent une nouvelle méthode pour imprimer des composites à matrice métallique en alliage à base de nickel 718 renforcés par des nanofibres de céramique. Le processus de fusion laser induit La dissolution in situ de la céramique améliore la résistance à la chaleur et la résistance de l'Inconel 718. De plus, le renforcement in situ réduit la taille des grains et élimine les défauts. L'impression 3D des futurs alliages métalliques, y compris la modification de haute -la réflectivité du cuivre et le superalliage Inhibition des fractures, tous pourraient clairement bénéficier de cette technologie."
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△ Une équipe de recherche du Massachusetts Institute of Technology rapporte une méthode simple et peu coûteuse pour préparer des matériaux de renforcement clés pour les applications de production d'énergie aérospatiale et nucléaire. Le « castor » et d'autres formes sur le substrat imprimé de cette photo ont été créés à l'aide d'une nouvelle technologie. Crédit photo : Alexander O'Brien
immense nouvel espace
Le professeur Li a déclaré: "Ce travail pourrait ouvrir un nouvel espace énorme pour la conception d'alliages, car les couches d'alliage métallique imprimées en 3D ultrafines peuvent être refroidies beaucoup plus rapidement que les composants en vrac fabriqués à l'aide de procédés de solidification par fusion conventionnels. Par conséquent, de nombreuses règles de composition chimique qui s'appliquent à la coulée ne semblent pas s'appliquer à ce type d'impression 3D. Nous avons donc un espace de composition beaucoup plus grand pour explorer l'ajout de métaux de base à la céramique.
Emre Tekoğlu, l'un des principaux auteurs du document de recherche, a ajouté : "Cette composition est l'une des premières que nous ayons conçue, il est donc très excitant d'obtenir ces résultats dans la vraie vie. Il y a encore beaucoup de place pour l'exploration. . Nous allons continuer à explorer La nouvelle formulation composite Inconel a finalement conduit au développement de matériaux capables de résister à des environnements plus extrêmes."
Un autre auteur principal, Alexander O'Brien, conclut : "La précision et l'évolutivité permises par l'impression 3D ouvrent de nouveaux mondes de possibilités pour la conception de matériaux. Nos résultats ici sont une première étape passionnante dans un processus qui aura certainement un impact majeur sur le conception de la future production nucléaire, aérospatiale et toute énergie.
