Slitiny CuCrZr lze používat nejen při pokojové teplotě, ale také v-vysokoteplotním prostředí. Výzkumníci z Pekingského Všeobecného výzkumného ústavu neželezných kovů a dalších institucí studovali tažné a tepelné vlastnosti slitin mědi vyrobených laserovým práškem (LPBF) při vysokých teplotách (600 stupňů).
1,3D tisk a tepelné zpracování slitiny CuCrZr
Tato studie používala CuCrZr prášek s velikostí částic 10-69 μm pro tisk na 316L substrát pomocí zeleného laserového tisku.
Tepelné zpracování přímého stárnutí: 500 stupňů × 1h, chlazení pece.
2,Vysokoteplotní-tepelná vodivost slitiny CuCrZr
V teplotním rozsahu 25 stupňů až 900 stupňů se měrná tepelná kapacita slitin CuCrZr připravených LPBF zvýšila z 0,38 J·g⁻1·K⁻¹ na 0,50 J·g⁻¹·K⁻¹; tepelná difuzivita (T) se snížila z 99 mm²·s⁻1 na 65 mm²·s⁻¹; a tepelná vodivost λ(T) se snížila z 329 W·m⁻1·K⁻1 na 287 W·m⁻1·K⁻I.
3,Vysoko-tepelné tahové vlastnosti slitin CuCrZr připravených LPBF.
Teplota místnosti: Pevnost v tahu (UTS): 585 MPa, Tažnost (EL): 14,4 %;
100 stupňů: Pevnost v tahu klesá na 482 MPa, zatímco plasticita se zlepšuje a prodloužení je 18,0 %;
300 stupňů: Pevnost a plasticita slitiny se mírně zvýší (UTS: 493 MPa, EL: 21,1 %);
600 stupňů: Pevnost a plasticita začnou klesat současně (UTS: 180 MPa, EL: 6,1 %), v tomto bodě nastává tvárný-křehký přechod;
700 stupňů: Tažné vlastnosti slitiny se výrazně zhorší (UTS: 140 MPa, EL: 3,8 %).
4,Vliv způsobu výroby na vysokoteplotní-vlastnosti slitiny CuCrZr.
5,V rozsahu vysokých-teplot 300–700 stupňů
vlastnosti získané v této studii jsou srovnatelné s vlastnostmi podobných aditivně vyráběných slitin CuCrZr.
V jiné studii byly při teplotách pod 300 stupňů tepelné vlastnosti slitin CuCrZr připravených tavením prášku v loži elektronovým paprskem (EB-PBF), bez ohledu na to, zda byly v připraveném nebo tepelně -zpracovaném stavu, výrazně lepší než u vzorků tavení v laserovém loži (LPBF). Mechanismus je následující:
①. Rozdíl v absorpci energie
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80 %) než blízké-infračervené/zelené laserové paprsky (10–74 %).
②. Efekt tloušťky vrstvy prášku
Tloušťka vrstvy procesu EB-PBF (50–70 μm) je obvykle větší než tloušťka vrstvy LPBF (20–40 μm). Silnější vrstva prášku vede ke snížení rychlosti chlazení.
③.Vývoj mikrostruktury: Opakované tání a tuhnutí během procesu LPBF generuje vysokou hustotu dislokací, což má za následek výrazně vyšší zbytkové napětí ve srovnání se vzorkem EB-PBF.
④. Rozdíly ve strategiích skenování
C.EB-PBF využívá jednoduché rotační skenování 0 stupňů / 90 stupňů / 180 stupňů, jehož výsledkem jsou hrubá, pravidelná zrna a silná<100>textura vlákna; zatímco 67stupňové rotační skenování LPBF vede k nepravidelné, jemnozrnné-struktuře a vytváří silnou<110>textura vlákna ve směru tvarování.
Souhrnně lze říci, že kombinované účinky zbytkového napětí, orientace krystalů a jemnozrnné struktury vedou k tomu, že slitiny připravené z LPBF-mají horší tepelné vlastnosti ve srovnání se vzorky EB-PBF, ale vynikající mechanické vlastnosti.
6, Materiál na výrobu suchého zboží
① Slitina CuCrZr vykazuje dobré vlastnosti v tahu při 600 stupních (pevnost v tahu UTS: 180 MPa, tažnost EL: 6,1 %). Interakce dislokace-k-dislokaci, vysoká-hustota tělesa-krychlových precipitátů bohatých na Cr a Zr{8}}vycentrované v nanoměřítku Zr, hranice zrn s velkým úhlem{9}}a potlačená rekrystalizace přispívají k udržení těchto dobrých tahových vlastností při vysokých teplotách.
② Tato slitina vykazuje vynikající tepelnou vodivost, která mírně klesá na přibližně 290 W/(m·K) při 600 stupních . To je přičítáno zbytkovým bcc nanoměřítku Cr a Zr-bohatých precipitátů a redukci dislokací s vysokou-hustotou. Snížení tepelné vodivosti se zvyšující se teplotou je způsobeno nepřetržitým obnovováním statické elektřiny a statickou rekrystalizací, což vede k nadměrnému-stárnutí, agregaci precipitátů a rozptylu fononů způsobenému defekty krystalů a inverzním rozptylem.
