Mikrostruktura a vlastnosti aditivně vyrobené superslitiny

Abstract

V předložené bakalářské práci byla sepsána literární rešerše v oblasti niklových superslitin a možností jejich výroby pomocí metod aditivní výroby (AM). Zvláštní pozornost byla věnována metodě Laser Powder-Bed Fusion (LPBF), která patří k těm nejrozšířenějším v této oblasti při výrobě kovů. AM má specifický vliv na výslednou mikrostrukturu, včetně defektů a požadavků na post processing. Aditivně připravované součásti proto mohou procházet různými módy tepelného zpracování, aby dosáhly co nejlepších vlastností. Výhody a úskalí AM byly porovnány s konvenčními metodami výroby. V experimentální části byla hodnocena precipitačně vytvrditelná superslitina Inconel 939, připravená metodou Laser Powder-Bed Fusion. Její mechanické vlastnosti závisí na provedeném rozpouštěcím žíhání, které do jisté míry rozhoduje o finální mikrostruktuře, objemovém podílu a velikosti vyloučených precipitátů a karbidů. Na základě tahových zkoušek a zkoušek tvrdosti dle Vickerse (HV1) byly vybrány optimální parametry rozpouštěcího žíhání. Mechanické vlastnosti byly korelovány s mikrostrukturou, pozorovanou rastrovacím elektronovým mikroskopem. Naměřené charakteristiky odpovídají hodnotám uváděným v současné vědecké literatuře pro danou slitinu. Metoda LPBF i zvolené tepelné zpracování proto bylo vyhodnoceno jako vhodný způsob přípravy součástí z Inconelu 939.

This bachelor’s thesis reviews additive manufacturing (AM) of nickel-based superalloys, frequently used for high temperature applications. Special attention was paid to the Laser Powder-Bed Fusion method (LPBF), which is among the most widely used in AM processing of metals. AM has a unique influence on microstructure, including present defects and post processing requirements. Additively manufactured components therefore undergo various modes of heat treatment to achieve the best possible properties. Benefits and disadvantages of AM were compared to those of conventional methods. A precipitation-hardened superalloy Inconel 939, prepared additively via Laser Powder-Bed Fusion, was examined in the experimental part. Its mechanical properties are determined by the solution heat treatment carried out, which also has an influence on the final microstructure, volumetric fraction and size of precipitates, as well as carbides. Optimal parameters of solution heat treatment were determined through tensile tests and hardness tests (Vickers HV1). Mechanical properties were correlated with the microstructure, which was examined with the use of a scanning electron microscope. Obtained values for strength and hardness reflect those of Inconel 939 featured in recent scientific papers. LPBF and optimal solution heat treatment have therefore been determined as viable strategy for manufacturing IN939 parts.