Investigadores fortalecen Inconel 718 con nanocarburos

7 de junio de 2023

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Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), EE. UU., y la Universidad Técnica de Estambul, Türkiye, informaron lo que se afirma que es una forma relativamente simple y económica de fortalecer los polvos metálicos mediante la adición de nanocables cerámicos. El documento, 'Fortalecimiento del Inconel 718 fabricado de forma aditiva a través de la formación in situ de nanocarburos y siliciuros', se publicó en el Volumen 76 de Fabricación aditiva.

"Siempre hay una necesidad significativa de desarrollar materiales más capaces para entornos extremos. Creemos que este método tiene un gran potencial para otros materiales en el futuro", afirmó Ju Li, profesor de ingeniería nuclear de Battelle Energy Alliance y profesor de la Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE) del MIT.

El enfoque del equipo comienza con Inconel 718, una popular superaleación. Los investigadores molieron polvos comerciales de Inconel 718 con una pequeña cantidad de nanocables cerámicos, lo que dio como resultado "la decoración homogénea de nanocerámicas en las superficies de las partículas de Inconel". El polvo resultante se usó luego para crear piezas a través de la fabricación aditiva de fusión de lecho de polvo por rayo láser (PBF-LB).

Los investigadores informaron que las piezas fabricadas de forma aditiva con su nuevo polvo independiente de la máquina tienen una porosidad significativamente menor y menos grietas que las piezas fabricadas solo con Inconel 718. Y eso, a su vez, conduce a piezas más fuertes que también tienen una serie de otras ventajas, como la ductilidad y la resistencia a la radiación y la carga a alta temperatura.

Xu Song, profesor asistente de la Universidad China de Hong Kong que no participó en el trabajo, comentó: "En este artículo, los autores proponen un nuevo método para imprimir compuestos de matriz metálica de Inconel 718 reforzados con nanocables [de cerámica]. la disolución in situ de la cerámica inducida por el proceso de fusión por láser mejoró la resistencia térmica y la resistencia de Inconel 718. Además, los refuerzos in situ redujeron el tamaño del grano y eliminaron los defectos. incluida la modificación para cobre de alta reflectividad y la supresión de fracturas para superaleaciones, pueden beneficiarse claramente de esta técnica".

Li afirmó que el trabajo "podría abrir un gran espacio nuevo para el diseño de aleaciones" porque la velocidad de enfriamiento de las capas ultrafinas de aleaciones metálicas fabricadas de forma aditiva es mucho más rápida que la velocidad de las piezas a granel creadas mediante procesos convencionales de solidificación por fusión. Como resultado, "muchas de las reglas sobre la composición química que se aplican a la fundición a granel no parecen aplicarse a este tipo de impresión 3D. Así que tenemos un espacio de composición mucho más grande para explorar para el metal base con adiciones cerámicas".

Emre Tekoğlu, uno de los autores principales del artículo sobre fabricación aditiva, agregó: "Esta composición fue una de las primeras que decidimos, por lo que fue muy emocionante obtener estos resultados en la vida real. Todavía hay un amplio espacio de exploración. Seguiremos explorando nuevas formulaciones de compuestos de Inconel para terminar con materiales que puedan soportar entornos más extremos".

Alexander O'Brien, otro autor principal, concluyó: "La precisión y escalabilidad que conlleva la impresión 3D ha abierto un mundo de nuevas posibilidades para el diseño de materiales. Nuestros resultados aquí son un primer paso emocionante en un proceso que seguramente tendrá un gran impacto en el diseño para la generación nuclear, aeroespacial y de toda la energía en el futuro".

"Fortalecimiento de Inconel 718 fabricado aditivamente a través de la formación in situ de nanocarburos y siliciuros" está disponible aquí.

www.mit.edu

www.mme.itu.edu.tr

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