×

采用各种技术制造的不锈钢零件的机械和热性能与其微观结构的关系。 (英语) Zbl 07314424号

小结:本文对比分析了制造工艺和工艺参数对316L不锈钢力学性能和热性能的影响。比较了通过添加剂制造(选择性激光熔化)、热喷涂、铸造、热/冷轧、热等静压和锻造技术生产的零件的性能。每一种制造工艺都会导致形成自己的微观结构,这些微观结构由不同形状和方向的孔和裂纹以及位错和晶界形成。我们对热轧样品和3D打印样品的机械性能的测量补充了对文献中可用数据的全面分析。

MSC公司:

74-XX岁 可变形固体力学
78至XX 光学、电磁理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] 老化和材料可靠性评估小组(2012年)。《反应堆压力容器异种金属焊接高温下结构不连续缺陷部件(IAF)材料性能数据手册完整性评估项目》,附录1 39-41,日本核能安全组织,东京Minatoku。
[2] Al-Mangour,B。;Mongrain,R。;伊里索,E。;Yue,S.,《使用冷喷涂提高生物医学应用316L不锈钢的强度和耐腐蚀性》,《表面与涂层技术》,216297-307(2013)
[3] Al-Mangour,B.,《热处理对生物医用冷喷涂316L不锈钢涂层微观结构和机械性能的影响》,J,Therm。喷涂技术。,23, 2014, 641-652 (2014)
[4] Alsalla,H.H。;史密斯,C。;Hao,L.,构建取向对选择性激光熔化316L不锈钢表面质量、微观结构和机械性能的影响,快速成型杂志,24,1,9-17(2018)
[5] 阿尼西莫娃,M。;Knyazeva,A。;Sevostianov,I.,《合成过程中金属基复合材料有效弹性性能的演变》,《国际工程科学杂志》,153,第103307页,(2020)·Zbl 07228649号
[6] A.S.for Metals,Metals manual,Properties and Selection:不锈钢、工具材料和特殊用途金属,3113-114(1978),美国金属学会,9t1978
[7] ASTM国际2013。测定平均晶粒度的标准试验方法,ASTM国际E112-13,西康舍霍肯。
[8] ASTM国际2014。ASTM添加剂制造技术委员会继续制定新标准。资料来源:https://www.astm.org/cms/drupal-7.51/newsroom/astm-committee-additive-manufacturing-technologies-continues-development-new-standards,查阅日期:2020年4月21日。
[9] ASTM国际,2015年。《微熔接金属和合金标准规程》,ASTM国际标准E407-07,西康舍霍肯,2015年。
[10] ASTM-名称:E8/E8M-13a,《金属材料张力的标准试验方法》(2016),ASTM国际
[11] ASTM国际,2017年。超强度合金钢锻件标准规范,A579/A579M-17a。ASTM国际标准-高温设备用锻造或轧制合金和不锈钢管法兰、锻造管件、阀门和零件的标准规范。来源:https://compass.astm.org/download/A182A182M.36428.pdf
[12] Azarmi,F。;科伊尔,T.W。;Mostaghimi,J.,《使用625合金涂层实验设计优化大气等离子喷涂工艺参数》,《热喷涂技术杂志》,17,1,144-155(2008)
[13] AZoM论文,(2004)。不锈钢-316L级-性能、制造和应用(UNS S31603)。资料来源:https://www.azom.com/article.aspx?文章ID=2382查阅日期:2020年6月21日。
[14] 布罗查德,L。;Honório,T.,《重新审视吸附下的热-气-机力学:不假设Gibbs-Duhem方程的公式》,《国际工程科学杂志》,152,第103296页,(2020)·Zbl 07205506号
[15] Busby,J.T.,《ITER屏蔽模块应用高性能铸造不锈钢的开发》,J,Nucl。材料。,417, 1-3, 866-869 (2011)
[16] Butusova,Ye.N。;米沙金,V。;Kachanov,M.,《关于用涡流法监测钢中应力腐蚀裂纹的孕育阶段》,《国际工程科学杂志》,148,第103212页,(2020)·Zbl 07167847号
[17] Callister,W.D.,《材料科学与工程:简介》(2010年),John Wiley&Sons:John Willey&Sons Hoboken,NJ
[18] 卡尔顿,H。;Haboub,A。;加列戈斯,G。;帕金森病。;MacDowell,A.,《额外制造不锈钢的损伤演变和失效机制》,Mater。科学。工程师A,651,406-414(2016)
[19] 卡萨蒂,R。;Lemke,J。;Vedani,M.,《选择性激光熔炼316L奥氏体不锈钢的微观结构和断裂行为》,材料科学与技术杂志,32.8738-744(2016)
[20] CES EduPack(2018)。材料科学与工程(MS&E)包,英国剑桥。
[21] 陈,F。;Sevostianov,I。;Giraud,A。;Grgic,D.,《含凹孔材料的有效弹性和导电性能评估》,国际工程科学杂志。,97, 60-68 (2015) ·Zbl 1423.74262号
[22] 陈,F。;Sevostianov,I。;吉罗,A。;Grgic,D.,孔隙凹度和长宽比对多孔材料弹性性能的综合影响,国际固体结构杂志。,134161-172(2018),3月
[23] Cortes,R.,《加工条件对不锈钢冷喷涂涂层机械性能的影响》,《表面与涂层技术》,3942020年,第125874条,pp.(2020)
[24] Da Silva,M.G。;Ramesh,K.T.,《完全致密多孔Ti-6Al-4V的速率依赖变形和局部化》,材料科学与工程A,232,11-22(1997)
[25] Da Silva,M.G。;Ramesh,K.T.,多孔纯铁的速率依赖变形,国际塑性杂志,13,587-610(1997)·Zbl 0900.73179号
[26] Dalle,F.,《作为第四代核反应堆堆芯外材料的常规奥氏体钢》,第四代反应堆结构材料(2017年),爱思唯尔有限公司
[27] 德尔加多,J。;齐乌拉纳,J。;Rodrñguez,C.A.,《工艺参数对含铁基材料的DMLS和SLM零件质量和机械性能的影响》,《国际先进制造技术杂志》,60,5-8,601-610(2012)
[28] Dikici,B。;Yilmazer,H。;奥兹德米尔,I。;Isik,M.,《后热处理对316L冷喷涂涂层微观结构及其腐蚀性能的影响》,《热喷涂技术杂志》,25,4,704(2016)
[29] 杜,K。;Cheng,L。;Barthelemy,J.F。;Sevostianov,I。;Giraud,A。;Adessina,A.,嵌入横向各向同性矩阵的凹孔贡献张量的数值估计,《国际工程科学杂志》,152,第103306页,(2020)·Zbl 07205507号
[30] El-Hadad,S。;哈里发,W。;Nofal,A.,熔模铸件-316L植入物的表面改性:微观结构效应,材料科学与工程C,482015,320-327(2015)
[31] Essa,K.,《使用冷热等静压控制316L不锈钢的孔隙率》,材料与设计,138,21-29(2018)
[32] 法迪达,R。;A.Shirizly。;Rittel,D.,含有球形和长形孔隙的AM Ti6Al4V的静态和动态剪切拉伸机械响应,国际工程科学杂志,1412019,1-15(2019)
[33] Faini,F。;阿塔纳西奥,A。;Ceretti,E.,《不锈钢热轧中孔洞闭合的实验和有限元分析》,材料加工技术杂志,259235-242(2018)
[34] Fousová,M.,3D打印作为铸造、锻造和加工技术的替代品?,《制造技术》2015,15,5809-814(2015)
[35] 弗罗达尔,B.H。;Christiansen,E。;Myhr,O.R。;Hopperstad,O.S.,《淬火速度对具有不同晶粒结构和纹理的三种铝合金塑性流动和断裂的作用》,《国际工程科学杂志》,1502020年,第103257页,(2020)·兹比尔07205488
[36] Galedari,S。;马赫达维,A。;Azarmi,F。;黄,Y。;McDonald,A.,《钢结构热喷涂和热扩散保护涂层耐腐蚀性综合评述》,《热喷涂技术杂志》,第28卷,第645-677页(2019年)
[37] Gibbs,T.W。;Wyatt,H.W.,《316型不锈钢在极高温度下的短时性能》,第60-WA-11号论文,Trans。ASME,J.基础工程(1960)
[38] 哈米迪,M.F.F.A。;哈伦,W.S.W。;新泽西州哈利勒。;Samykano,M.,《选择性激光熔化和金属注射成型工艺制备的316L不锈钢的微观结构比较和力学性能》,《国际制造技术与管理杂志》,第33期,第1/2期(2019年),2019年
[39] 希茨勒,L。;赫施,J。;Heine,B.,《选择性激光熔化不锈钢的各向异性力学性能》,材料,101136(2017)
[40] 霍夫迈斯特,W。;格里菲斯,M。;恩茨,M。;Smugeresky,J.,LENS处理直接金属沉积中的凝固,JOM,53,30-34(2001)
[41] Horii,H。;Nemat-Nesser,S.,《含微裂纹固体的总模量:荷载诱导各向异性》,J.Mech。物理学。固体,31155-171(1983)·Zbl 0506.73097号
[42] 黄,R。;索恩,M。;马伟(Ma,W.)。;Fukanuma,H.,热处理对冷喷涂涂层机械性能的影响,表面涂层。技术。,261, 2015, 278-288 (2015)
[43] 卡沙诺夫,M。;Tsukrov,I。;Shafiro,B.,《具有各种形状空腔的固体的有效模量》,应用。机械。第47版,S151-S174(1994)
[44] Kee,A。;Matic,P。;Everett,R.K.,GASAR多孔铜多轴屈服的中尺度计算机模拟,材料科学与工程A,249,30-39(1998)
[45] Keller,D.A.(1972年)。1971年7月至1972年6月LMFBR包层、结构和组件材料研究进展。BMI-1928,最终报告,任务32,巴特尔·哥伦布。
[46] Kim,C.S.(1975年)。不锈钢的热物理性能。美国能源研究与发展局,化学工程实验室。
[47] Kong,D.,不同热处理工艺后选择性激光熔化316L不锈钢的机械性能和腐蚀行为,《国际先进制造技术杂志》,107,2020,109-122(2019)
[48] Kowalczyk-Gajewska,K。;Maździarz,M.,立方对称纳米晶材料的有效刚度张量:核壳模型和原子估计,《国际工程科学杂志》,1442019年,第103134页,(2019)
[49] Kurzynowski,T。;Gruber,K。;Stopyra,W.,选择性激光熔炼316 L不锈钢工艺参数、微观结构和性能之间的相关性,材料科学与工程A,718,64-73(2018)
[50] La,P.,退火温度对纳米和微晶双相大块316L不锈钢微观结构和力学性能的影响,冶金与材料学报A,45A,5236(2014),2014年10月
[51] Ledbetter,H.M.,《低温下不锈钢弹性常数》,J.Appl。物理。,52, 3, 1587-1589 (1981), 1981
[52] Lind,A。;Sundström,J。;Peacock,A.,降低氧含量粉末对低温热等静压连接316钢的316钢粉末冲击韧性的影响,熔合工程与设计,75-79,979-983(2005)
[53] Lindstedt,U。;Karlsson,B.,《单面压制和真空烧结气体和水雾化316L不锈钢粉末的微观结构和机械性能》,粉末冶金,41,4,261-268(1998)
[54] 利弗拉尼,E。;Lutey,A.H.A.S。;阿斯卡里,A。;Fortunato,A.,《热等静压(HIP)和增溶热处理对选择性激光熔炼(SLM)奥氏体不锈钢零件密度、机械性能和微观结构的影响》,《国际先进制造技术杂志》,107,2020,109-122(2020)
[55] 利弗拉尼,E。;托斯基,S。;塞奇尼,L。;Fortunato,A.,选择性激光熔炼(SLM)工艺参数对316L奥氏体不锈钢微观结构和机械性能的影响,J.Mater。过程。技术。,249, 255-263 (2017)
[56] Luo,J.,通过选择性激光熔化制造的316L不锈钢及其与羟基磷灰石涂层或不与羟基磷灰石涂层的生物相容性,金属,8,7548(2018)
[57] 马,M。;王,Z。;Z.Xiaoyan,《选择性激光熔化和激光熔覆沉积316L不锈钢的冶金行为比较》,材料科学与工程A,685,265-273(2017)
[58] 马,M。;王,Z。;曾欣,《选择性激光熔化和激光熔覆沉积316L不锈钢冶金行为的比较》,材料科学与工程A,685,265-273(2017)
[59] Marbury,F.,《SLM印制316L不锈钢的表征和微晶格几何研究》(2017),加州理工大学
[60] 马尔科夫,A。;特罗菲莫夫。;阿巴莫夫,S。;Akhatov,I.,《置换关系对四面体类非均匀性的适用性》,《国际固体结构杂志》。,167,1-13(2019),8月
[61] 米沙金,V.V。;Klyushnikov,V.A。;Gonchar,A.V。;Kachanov,M.,《基于声波和涡流监测的组合评估奥氏体钢的损伤》,《国际工程科学杂志》,135,2019,17-22(2019)
[62] Moshref-Javadi,M。;艾德里斯,H。;Shafyei,A。;Salimi-Jazi,H.,氢通过316L不锈钢热喷涂涂层的扩散行为,国际氢能杂志,42,9,6409-6419(2017),2017年3月2日https://doi.org/
[63] 割草机,T.M。;Long,M.J.,添加剂制造的粉末床激光熔融材料的力学行为,材料。科学。工程师A,651198-213(2016)
[64] Nastac,M。;Klein,R.L.A.,不同添加剂制造工艺生产的316L零件的微观结构和机械性能比较,(2017年固体自由制造:第28届国际固体自由制造研讨会论文集-添加剂制造会议(2017)),来源
[65] 纳塔利,S。;Brotzu,A。;Pilone,D.,《轧制不锈钢和3D打印不锈钢的机械性能和结构比较》,《选择性激光熔炼316L不锈钢材料》,第123867页(2019年),“第27届年度实心自由曲面
[66] (Olson,D.L.;Siewert,T.A.;Liu,S.;Edwards,G.R.,ASM手册第06卷:焊接、钎焊和钎焊(1993),ASM国际),496,ISBN:978-0-87170-382-8
[67] 佩克纳,D。;伯恩斯坦,I.,《不锈钢手册》(1987),麦格劳·希尔
[68] Peng,J.,通过小冲头试验估算预训练316L奥氏体不锈钢的机械强度,真空,160,37-53(2019)
[69] Penn,R.,《316l不锈钢的3D打印及其对微观结构和力学性能的影响》,316l不锈钢3D打印及其对于微观结构和机械性能的影响,140(2017)
[70] Petch,N.J.,《多晶体的解理强度》,伦敦钢铁研究所,173,25-28(1953)
[71] 皮亚蒂,G。;Schiller,P.,聚变反应堆用Cr-Mn-(无镍)奥氏体钢的热性能和机械性能,核材料杂志,417-426(1986)
[72] Prashanth,K.G。;Eckert,J.,《选择性激光熔化合金中亚稳胞状微结构的形成》,《合金与化合物杂志》,707,27-34(2017)
[73] 印度马哈拉施特拉邦孟买Prosaic钢铁和合金https://www.prosaicsteel.com/astm-a276-ss-316l-round-bars-supplier-exporter.html#mechanical网站
[74] Qin,W.,晶粒尺寸对316L不锈钢拉伸性能和断裂形态的影响,材料快报,254116-119(2019)
[75] Reed-Hill,Robert E.,《物理冶金原理》(2009),Cengage Learning
[76] Riemer,A。;Leuder,S。;Thöne,《选择性激光熔炼316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为》,《工程分形》。机械。,120, 2014, 15-25 (2014)
[77] Röttger,A。;Boes,J。;Theisen,W.,《不同SLM设备加工的316L奥氏体不锈钢的微观结构和机械性能》,国际先进制造技术杂志。(2020)
[78] Röttger,A.,Geenen,K.,Windmann,M.,Binner,F.,Theisen,W.(2016)。《选择性激光熔炼316L奥氏体钢与热等静压铸造材料的微观结构和力学性能比较》,材料科学与工程A 678365-376。内政部:http://dx.doi.org/2016年10月10日/j.msea.2016.10.012
[79] Saeidi,K.,通过激光熔化加固的退火不锈钢316L中奥氏体向双相奥氏体-铁素体组件的转变,《合金与化合物杂志》,633463-469(2015)
[80] 赛义迪,K。;高,X。;Shen,Z.,激光熔化形成柱状亚晶粒结构的硬化奥氏体钢,材料科学与工程A,625,221-229(2015)
[81] Sevostianov,I。;Kachanov,M.,刚度和电导率的局部极小值和梯度作为脆性弹性材料强度降低的指标,《国际断裂杂志》,164,2010,147-154(2010)·Zbl 1273.74482号
[82] Sevostianov,I。;Kachanov,M.,等离子喷涂陶瓷涂层的弹性和导电性能与其微观结构的关系——综述,《热喷涂技术杂志》,2009年第18期,第822-834页(2009年)
[83] Sevostianov,I。;Kachanov,M.,《异质材料的弹性和导电性能之间的关系》(Giessen,E.van der;Aref,H.,《应用力学进展》,42(2009),学术出版社),69-2522009年
[84] Sevostianov,I。;Kachanov,M.,《各向异性多孔材料的屈服条件》,材料科学与工程A,3131-15(2001)·Zbl 0967.74050号
[85] Sevostianov,I。;卡沙诺夫,M。;Zohdi,T.,《关于非均匀性柔度和刚度贡献张量的计算》,国际固体结构杂志。,45, 4375-4383 (2008) ·Zbl 1169.74361号
[86] 塞沃斯蒂亚诺夫,I。;Kachanov,M.,椭球包裹体的柔度张量,国际断裂杂志,96,L3-L7(1999)
[87] Sevostianov,I。;Kachanov,M.,《各向异性两相复合材料的显式交叉特性相关性》,J.Mech。物理学。固体,50253-282(2002)·Zbl 1008.74003号
[88] Sevostianov,I。;陈,F。;吉罗,A。;Grgic,D.,轴对称凹孔的柔度和电阻率贡献张量,国际工程科学杂志。,101, 14-28 (2016) ·Zbl 1423.74802号
[89] Sevostianov,I。;Kachanov,M.,《各向异性多孔材料在导电性方面的塑性屈服面》,材料力学,38,908-923(2006)
[90] Shankar,P.,《使用超声波对时效316LN不锈钢进行氮再分配、微观结构和弹性常数评估》,《金属与材料Trans A》,32,2001,2959-2968(2001)
[91] 新罕布什尔州夏尔马。;Shekhar,S.,《热轧和冷轧奥氏体不锈钢316L,70,1277-1284的微观结构和性能评估》(2017),印度金属学会学报
[92] Sheinerman,A.G。;卡斯特罗,R.H.R。;Gutkin,M.Yu,纳米陶瓷的直接和反向Hall-Petch关系模型,材料快报,260,第126886页,(2020)
[93] Shifeng,W.,熔池边界对选择性激光熔化零件机械性能的影响,J.Mater。过程。技术。,214, 2660-2667 (2014)
[94] Shim,H-J.,用于ITER毯子屏蔽块的316L(N)-IG锻造块和轧制板的制造和特性,聚变工程与设计,156,文章111738 pp.(2020)
[95] Simmons,J.C。;Daeumer,医学硕士。;阿齐兹,A。;Schiffres,S.N.,选择性激光熔化316L不锈钢的局部热导率绘图(第29届国际固体自由制造研讨会论文集-添加剂制造会议(2018))
[96] Simmons,J.C.,加工和微观结构对选择性激光熔化316L不锈钢局部和体导热性的影响,添加剂制造,32(2020)
[97] Sistiaga,M.L.M.、Nardone,S.、Hautfenne,C.、Humbeeck,J.V.(2016)。“热处理效果
[98] 宋,R。;Xiang,J。;Hou,D.,316L奥氏体不锈钢的机械性能和微观结构特征,钢铁研究杂志,国际,18,11,53-59(2011)
[99] 斯宾塞,K。;Zhang,M.-X.,使用混合粒度分布优化不锈钢冷喷涂涂层,表面涂层。技术。,205, 2011, 5135-5140 (2011)
[100] 增补8,《高合金数据表腐蚀系列》(2004),美国钢铁制造商协会
[101] Sun,J.,基于多元相互作用影响的选择性激光熔化316L的微观结构和性能研究,材料科学与工程进展,2020年,第8404052页(2020年),文章IDhttps://doi.org/
[102] Sundararajan,G.,《热处理对冷喷涂SS 316L涂层微观结构、机械和腐蚀行为的影响》,《材料科学杂志》,442320-2326(2009)
[103] Sundararajan,G。;查万,新墨西哥州。;Kumar,S.,《冷喷涂涂层的弹性模量:飞溅间边界开裂的影响》,《热喷涂技术期刊》,22,8,1348(2013)
[104] Suryawanshi,J。;Prashnath,K.G。;Rammurty,U.,选择性激光熔化316L不锈钢的力学行为,材料科学与工程A,696113-121(2017)
[105] Universal Casting Corporation(印度马哈拉施特拉邦),制造商:铁铸件和有色铸件:http://www.universalcastingcorp.com/stainless-steel-casting.html查看日期:2020年6月23日。
[106] 王,D。;宋,C。;Yang,Y。;Bai,Y.,316L不锈钢零件选择性激光熔化过程中晶体生长机制的研究和机械性能表征,材料与设计,100291-299(2016)
[107] 王,Z.C。;戴维斯·T·J。;莱德利,N。;Ogwu,A.A.,陶瓷材料的超塑性-II。初始孔隙率和掺杂对氧化铝超塑性行为的影响,材料学报,444301-4309(1996)
[108] Yadroitsev,I。;Smurov,I.,《选择性激光熔化技术:从单个激光熔化的轨迹稳定性到复杂形状的三维零件》,Phys。Procedia,551-560(2010)
[109] 雅库特,M。;Elbestawi,医学硕士。;Veldhuis,S.C.,《关于选择性激光熔化生产的316L不锈钢零件的特性》,国际先进制造技术杂志。,95, 1953-1974 (2018)
[110] Yan,F.K。;刘国忠。;陶,N.R。;Lu,K.,纳米孪晶束增强316L奥氏体不锈钢的强度和塑性,材料学报,60,2012,1059-1071(2012)
[111] Yao,H.,线电弧喷涂FeCrNbBSiC非晶涂层的微观结构和导热性,合金与化合物杂志,788,514-521(2019)
[112] 尹,S。;齐泽克,J。;严,X。;Lupoi,R.,通过冷喷涂沉积的附加制造316L不锈钢机械性能增强的退火策略,表面与涂层技术,370,353-361(2019)
[113] 张,B。;Dembinski,L。;Coddet,Ch,通过选择性激光熔化316 L粉末,研究激光参数和环境变量对高致密零件机械性能的影响,Mater。科学。工程A,584,21-31(2013)
[114] 钟勇,用选择性激光熔炼制备的316L不锈钢的晶内胞状偏析网络结构强化,J.Nucl。材料。,470, 170-178 (2016)
[115] Zisman,A.,马氏体胚胎塑性调节和晶体学的预测微观力学模型,《国际工程科学杂志》,1502020年,第103245页,(2020)·Zbl 07205486号
[116] Zohdi,T。;卡沙诺夫,M。;Sevostianov,I.,多孔材料中塑性流动的微观数值分析,国际塑性杂志,181649-1659(2002)·兹比尔1032.74628
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。