تعزيز Wcco يعزز مقاومة Gcr15 الفولاذ للارتداء عن طريق طريقة SLM

تخيل اختراق تكنولوجي يمكن أن يطيل بشكل كبير عمر خدمة محامل الدقة مع تقليل تكاليف الصيانة الناجمة عن التآكل.الصلب التقليدي ذو المحامل GCr15 غالبا ما يفشل في ظل ظروف صعبة، مما يحد من تطبيقاتها في الصناعات المتقدمة التقنية. دراسة جديدة تستكشف إمكانات ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) ، وهي تقنية تصنيع إضافية ناشئة ،لإنتاج مركبات فولاذية عالية الأداء معززة بـ WC-Co مع GCr15 التي تعالج القيود الحرجة لأساليب التصنيع التقليدية.

اكتسب الذوبان بالليزر الانتقائي (SLM) اهتمامًا كبيرًا باعتباره تقنية التصنيع الإضافي المتقدمة. تستخدم هذه العملية أشعة ليزر عالية الطاقة لإذابة مسحوق المعدن طبقة تلو الأخرى ،بناء مكونات ثلاثية الأبعاد ذات هندسات معقدةالخصائص الفريدة لـ SLM، بما في ذلك أحواض الذوبان الصغيرة (حوالي 100 ميكرو مترا) ، والتبريد السريع (10^6-8K/s) ، والمعالجة الحرارية الدورية التراكمية تؤدي إلى الهياكل الدقيقة المميزة والخصائص الميكانيكية المتفوقة.

يستخدم الفولاذ ذو المحامل GCr15 على نطاق واسع في المحامل والقوالب بسبب صلابتها الممتازة وقوتها ومقاومتها للارتداء ومقاومتها للتآكل. ومع ذلك ، في ظل الظروف القاسية ،سطحها لا يزال عرضة للاضطراب الناجم عن الاحتكاكغالبًا ما تؤدي طرق التصنيع التقليدية إلى فصل الكربيد والكربيدات ذات الأحجام الكبيرة ، مما يعرض استدامة المكونات للخطر ويحد من التطبيقات في التصنيع المتقدم.

أظهرت الأبحاث الحديثة إمكانية إنتاج مواد معدنية مركبة معززة بالجسيمات من خلال SLM. WC-Co، المعروفة بقسوة عالية، ومعامل الاحتكاك المنخفض،و نقطة انصهار عالية، تظهر واعدة خاصة لتحسين مقاومة ارتداء الفولاذ ذي المحامل GCr15. هذه الدراسة رائدة في دمج تعزيز WC-Co مباشرة في الفولاذ ذي المحامل GCr15 عن طريق تكنولوجيا SLM.

استخدم البحث خليطًا من جسيمات WC-Co وبودرة GCr15 كمواد أولية. كان لدى مسحوق GCr15 توزيع حجم الجسيمات من 15-53μm ، في حين كان متوسط قطر جسيمات WC-Co 5μm.بعد مزج متساوٍ عن طريق طحن الكرات، خضعت خليط المسحوق لمعالجة SLM باستخدام معدات مجهزة بليزر الألياف 500W.

تم تحسين معايير العملية الرئيسية بما في ذلك قوة الليزر وسرعة المسح والمسافة بين الفتحات وسمك الطبقة لتحقيق مواد مركبة عالية الكثافة ذات خصائص ميكانيكية متفوقة.

• SEM و XRD لتحليل التركيب الميكروهيكلي والمرحلي
• المجهر البصري لمراقبة الهياكل الدقيقة
• اختبار صلابة فيكرز (حمل 200 غرام، وقت البقاء 15 ثانية)
• اختبار ارتداء الكرة على القرص باستخدام Si₃ن₄الكرات السيراميكية (حمل 5N، سرعة 0.1m/s، مسافة 1000m الزحف)
• حساب معدل التآكل من خلال قياس مساحة القسم العرضي للسطح المتآكل

أظهرت المواد المركبة المصنوعة من SLM هياكل كثيفة مع توزيع متساو للجسيمات WC-Co.أظهرت مصفوفة GCr15 الهياكل الخلوية الدقيقة (1-2μm) مع تراكمات النانو على حدود الخليةتم ملاحظة ربط ممتاز بين جزيئات WC-Co والصفائح بدون مسامية كبيرة أو تشقق.

أكد تحليل XRD وجود مراحل α- Fe و WC و Co دون تشكيل مرحلة جديدة ، مما يشير إلى الحد الأدنى من التفاعل الكيميائي أثناء المعالجة.إضافة WC-Co تحسين هيكل الحبوب المصفوفة من خلال النواة غير متجانسة.

أظهرت المواد المركبة تحسناً ملحوظاً:

• زيادة كبيرة في صلابة مقارنة مع GCr15 النقي
• انخفاض كبير في معدل التآكل
• تكوين WC-Co بنسبة 10Wt.٪ يحقق صلابة 850HV
• انخفض معدل الارتداء إلى 1.2 × 10^-6ملم³ن^-1م^-1

تعود صلابة WC-Co المتفوقة إلى الخصائص الجوهرية لـ WC-Co وقيود حركة الانحراف. أثناء الارتداء ، تتحمل جزيئات WC-Co أحمالًا أكبر ، مما يقلل من ارتداء المصفوفة.

أظهرت GCr15 النقية أسطحًا خشنة مع حراثة واضحة وحطام ، وهي سمة خاصة بالتكسير الهش. أظهرت المركبات WC-Co أسطحًا أكثر سلاسة مع انخفاض الحراثة.الجسيمات WC-Co المبرزة التي توفر القدرة على تحمل الحمل والتشحيم، وقمع فعال لارتداء الحادة.

• التصنيع الفعال للمواد المركبة WC-Co/GCr15 المرتبطة بشكل جيد عن طريق SLM
• تحسين كبير للحبوب وتعزيز الخصائص الميكانيكية
• مكافحة فعالة لارتداء المواد الهشاشة من خلال دمج WC-Co

على الرغم من الوعد، لا تزال هناك تحديات في تحسين العمليات، ومراقبة توزيع الجسيمات، وتخفيض التكاليف للاعتماد الصناعي.يجب أن تعالج الأبحاث المستقبلية هذه الجوانب لتحقيق إمكانات SLM بالكامل في التطبيقات المتقدمة.