Estudios mecánicos, microestructurales y de fractura del inconel 825.

Apr 18, 2024

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 5321 (2023) Citar este artículo

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Este artículo presenta un método novedoso que utiliza el proceso de fabricación aditiva por arco de alambre basado en transferencia de metal en frío para fabricar paredes de Inconel 825–SS316L con clasificación funcional. La micrografía óptica de Inconel 825 exhibe estructuras dendríticas continuas y discontinuas. La región SS316L comprende el 5% de δ-ferrita en dendritas austeníticas primarias (γ), lo que fue confirmado por la relación Creq/Nieq de 1,305. La interfaz funcionalmente graduada revela una zona parcialmente mezclada con una transición de dendritas alargadas a dendritas finas equiaxiales. Las propiedades de tracción de la pared fabricada se determinaron a temperatura ambiente utilizando muestras extraídas de Inconel 825, SS316L y las regiones de interfaz. La morfología de las probetas sometidas a pruebas de tracción reveló una deformación plástica significativa, lo que indica falla dúctil. La tenacidad a la fractura de la pared se investigó experimentalmente empleando la prueba de desplazamiento de apertura de la punta de la grieta (CTOD). La morfología de la fractura exhibió un modo de fractura dúctil con estrías perpendiculares a la dirección de desarrollo de la grieta. El mapeo elemental reveló que no había evidencia de segregación elemental en las superficies fracturadas y que los elementos estaban uniformemente dispersos. El CTOD mide 0,853 mm, 0,873 mm en el lado de Inconel 825 y en el lado SS316L respectivamente. Los resultados de las pruebas confirman que tanto el lado de Inconel 825 como el SS316L tienen buena tenacidad a la fractura.

A lo largo de la historia, la capacidad de comprender y manipular materiales ha sido fundamental para el avance de la tecnología. Los científicos e ingenieros de hoy comprenden el valor de los materiales novedosos en términos de economía y medio ambiente. Los materiales clasificados funcionalmente (MGF) son zonas sofisticadas y extremadamente funcionales en una pieza que exhiben un cambio constante en la composición elemental, lo que da como resultado propiedades mecánicas o térmicas novedosas y personalizadas1. La capacidad de desarrollar materiales con propiedades mejoradas que sean adecuados para una variedad de aplicaciones, incluidas la aeroespacial, marina, ingeniería nuclear y revestimientos protectores de alta temperatura, ha aumentado significativamente la atención a las mutilaciones genitales femeninas2. El tamaño y las características estructurales son dos factores que se pueden utilizar para clasificar los materiales degradados. Los degradados pueden ser voluminosos o de sección delgada (como revestimientos de superficie), lo que requiere distintas técnicas de procesamiento. Se separan en dos grupos: continuos y discontinuos, según la estructura. En materiales con gradientes discontinuos, la microestructura o composición química varía gradualmente y la interfaz suele ser perceptible y observable. Por el contrario, en materiales con gradientes continuos, la composición química o la microestructura se alteran continuamente con la posición, lo que hace casi imposible percibir un límite distinto como la interfaz a través de la estructura graduada3.

Recientemente, muchos investigadores se han centrado en las mutilaciones genitales femeninas basadas en metales. Sobczak et al.4 analizaron los procesos fundamentales de fabricación de las mutilaciones genitales femeninas a base de metales. Domack et al.5 utilizaron tres técnicas de fabricación distintas para crear la mutilación genital femenina Inconel 718-Ti–6Al–4V. Se informó que las muestras de deposición metálica directa con láser mostraron una segregación elemental notable y microestructuras dendríticas gruesas. Utilizando soldadura por transferencia de metal en frío, Tian et al.6 examinaron el comportamiento mecánico y microestructural de aleaciones diferentes de Ti-6Al-4 V y AlSi5 y encontraron una grieta en la capa de interfaz. Se originó en la capa de interfaz y se extendió hacia el lado del Al como resultado de la diferencia en la contracción de la aleación entre Al y Ti. Niendorf et al.7 informaron que la fusión selectiva por láser (SLM) se utiliza para fabricar piezas de acero inoxidable con una variedad de funcionalidades locales. Descubrieron que un gradiente microestructural pronunciado conduce a propiedades mecánicas locales distintas. Se ha demostrado que la deposición de energía dirigida podría usarse para fabricar MGF a partir de Inconel 625 y SS304L y que Carroll et al.8 han investigado las características y los modelos termodinámicos de estos materiales. Es difícil trabajar con aleaciones de Inconel porque tienden a endurecerse durante el procesamiento y adherirse a las herramientas de corte9,10. Inconel825 y SS316L eran materiales austeníticos con alto contenido de cromo, lo que proporciona una excelente resistencia a la corrosión a alta temperatura11. Pueden producirse grietas por solidificación durante la soldadura por fusión de estos dos materiales. El proceso WAAM basado en transferencia de metal en frío (CMT) se puede utilizar para evitar este problema12. El proceso CMT es un proceso de soldadura por arco metálico con gas desarrollado en 2004 por Fronius International, Austria. Como su nombre lo indica, WAAM basado en CMT es un proceso en el que se transfiere metal fundido con una entrada de calor muy pequeña para fabricar la pared. El sistema de automatización inteligente y un cabezal de soldadura con un controlador integrado alejan el relleno del baño de fusión cuando hace contacto, transfiriendo mecánicamente el metal fundido, reduciendo así la cantidad de calor involucrada. Además, para aumentar la velocidad de enfriamiento, se instalan aletas de aluminio y ventiladores debajo del soporte del sustrato. Esto mejora la calidad de las piezas impresas. Además, el proceso WAAM basado en CMT proporciona un arco inquebrantable, una estabilidad mejorada del proceso y una dilución limitada13. Por lo tanto, WAAM basado en CMT es un proceso de fabricación aditiva altamente especializado con un enorme potencial para la producción en masa debido a su mayor tasa de deposición, lo que permite una fabricación más rápida que cualquier otro proceso de fabricación aditiva.

La tenacidad a la fractura es una propiedad importante que indica qué tan resistente es a las grietas y estima la cantidad de tensión necesaria para propagar un defecto que ya existe. Durante el procesamiento, la fabricación o el mantenimiento de un componente, no se pueden evitar por completo los defectos.

Se cree que el desplazamiento de apertura de la punta de la grieta (CTOD) es el criterio más importante para evaluar la tenacidad a la fractura de las soldaduras de acero. Leng et al.14 exploraron la correlación entre la tenacidad a la fractura y la morfología de soldaduras S335G10 + N utilizando CTOD. Se ha descubierto que la CTOD se reduce a medida que aumenta el tamaño medio de grano. Guo et al.15 experimentaron con diferentes regiones de soldaduras de 9Cr y Cr-Mo-V. Observaron que la tenacidad a la fractura del lado Cr-Mo-V era significativamente mayor que la del lado 9Cr. Wang et al.16 investigaron las características de rotura y la morfología de soldaduras hechas de acero inoxidable A508 y 316L. Se informó fractura dúctil que involucra nucleación, crecimiento y coalescencia de microporos. Además, se descubrió que la trayectoria de fractura de las piezas soldadas estaba significativamente influenciada por la orientación de los cristales columnares de austenita en la pieza soldada. Li et al.17 investigaron las características de fractura de soldaduras de Fe3Al y Cr18-Ni8. Se encontró que la apertura de la fisura se ubica en el lado Fe3Al, el cual contiene un número importante de deformaciones. Sólo un pequeño número de grietas se han extendido horizontalmente hasta la zona de fusión y han terminado en la soldadura. La mayoría de las grietas han seguido extendiéndose a lo largo de la zona de fusión. Bao et al.18 investigaron el agrietamiento en un recubrimiento funcionalmente graduado. En sus estudios se exploró el impacto de las no homogeneidades materiales en los factores de intensidad del estrés. El análisis CTOD se utilizó para evaluar la tenacidad a la fractura del material a temperatura ambiente utilizando el estándar BS7448, a pesar de varios otros métodos. El método J-Integral que emplea la integral de línea es desafiante y poco confiable. El método CTOD derivado del desplazamiento de la apertura de la boca de la grieta es más adecuado para calcular la tenacidad a la fractura19,20,21,22,23,24.

Aunque el WAAM basado en CMT es capaz de fabricar componentes libres de defectos, pueden ocurrir fallas durante su servicio en industrias como el transporte de petróleo y gas. Por este motivo, evaluar el comportamiento a la fractura de los componentes es crucial para garantizar su seguridad. No se ha informado sobre la resistencia a la fractura de las paredes FGM fabricadas con WAAM basado en CMT. Esta investigación tiene como objetivo evaluar el comportamiento de fractura de paredes funcionalmente calificadas de Inconel 825-SS316L fabricadas con WAAM basado en CMT. Se analizó la microestructura, la morfología de la fractura y las inclusiones cerca de la zona de fractura de las paredes fabricadas para determinar su tenacidad a la fractura.

Inconel 825 tiene una estructura de austenita estable y contiene pequeñas cantidades de molibdeno, titanio y cobre. La composición elemental de la aleación está diseñada para funcionar en ambientes extremadamente corrosivos. El alto contenido de níquel proporciona una amplia resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. El níquel, junto con el molibdeno y el cobre, actúa como barrera protectora reduciendo la presencia de ácidos nocivos en el medio ambiente. El cromo proporciona resistencia a la corrosión y a agentes oxidantes indeseables. El titanio estabiliza la aleación contra la sensibilización, permitiéndole resistir el deterioro intergranular. A temperaturas criogénicas, la naturaleza austenítica del SS316L previene la sensibilización [23, 24]. Las composiciones químicas de los electrodos de alambre utilizados en el proceso de fabricación se determinaron mediante espectroscopia y se resumen en la Tabla 1.

La pared construida en la Fig. 1 mide 160 mm de largo, 120 mm de ancho y 16 mm de espesor. Fue construido mediante transferencia de gotas de veinte capas de Inconel 825 seguidas de veinte capas de SS316L. La transferencia de gotas se logró utilizando alambres de relleno de 1,4 mm de diámetro. Cada capa se construye hasta una altura de 4 mm. A partir de nuestro estudio previo25 se han seleccionado las variables del proceso CMT-WAAM (Tabla 2).

Muro construido que muestra (a) altura (b) ancho (c) espesor.

El metal fundido se transfiere con un aporte de calor muy pequeño para formar la pared. Para aumentar la velocidad de enfriamiento, se instalan aletas de aluminio y un ventilador debajo del soporte del sustrato. El procedimiento de construcción del muro fue completamente programado y llevado a cabo por un robot CMT totalmente automatizado que construyó el muro continuamente sin interrupción. Como resultado, no hay tiempo de inactividad entre las capas construidas. El proceso se detuvo después de construir 20 capas de pared de Inconel 825 para cambiar el electrodo de alambre de Inconel 825 a SS316L. Antes de depositar el material SS316L, la capa superior de la pared de Inconel 825 se calentó con un soplete de soldadura de gas hasta que estuvo al rojo vivo para asegurar una fuerte adhesión en la interfaz.

La microestructura de la pared depositada se examinó mediante microscopía óptica. La evaluación microestructural se realizó de acuerdo con la norma ASTM E3-11 (2017) de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales. Las muestras extraídas se expusieron a 10 ml de HCL y 3 ml de H2O2 durante 15 s. Para encontrar la relación de equivalencia Ni/Cr de muestras de SS316L se llevó a cabo el análisis EDS. La prueba de tracción a temperatura ambiente se llevó a cabo de acuerdo con la norma ASTM E8 en las muestras cortadas en dirección vertical (Fig. 2a) utilizando la máquina de descarga eléctrica de corte con alambre (WEDM)26,27,28. La especificación de la muestra de tracción se muestra en la Fig. 2b.

(a) Ubicación de las muestras de tracción (b) Especificación de las muestras de tracción.

La evaluación de la tenacidad a la fractura se realizó mediante el ensayo CTOD, de acuerdo con la norma ASTM E1290-8929. Se prepararon dos muestras seccionando las paredes fabricadas a lo largo de la interfaz, una con una muesca en la región de Inconel 825 (Fig. 3a) y la otra con una muesca en la región SS316L (Fig. 3b).

Muestra de tenacidad a la fractura con muescas en (a) Inconel 825 (b) SS316L.

La orientación L – T extrae más energía que cualquier otra orientación, lo que le confiere una mayor tenacidad a la fractura. La muesca se corta paralela a la dirección del espesor de la muestra. La profundidad mecanizada de la muesca fue del 45% al ​​55% del espesor de la muestra y el ángulo de la muesca fue de 30°. Para confirmar que la prueba es independiente del efecto de la raíz de la muesca, se realizó una prueba previa al agrietamiento para producir una grieta desde la raíz de la muesca. . Para anular los efectos de la entalla durante el proceso de agrietamiento, la entalla mecanizada debe ser lo suficientemente profunda y estrecha para no tener un efecto de raíz de entalla en la formación de la grieta. Para minimizar el daño a la región circundante30, se recomienda WEDM para mecanizar la muesca. De acuerdo con la norma ASTM E-399, la fuerza terminal de prefisuración (Pf) utilizada para prefisurar la muestra se calcula utilizando la Ec. (1)25.

donde S—luz de carga (mm), B—espesor de la muestra (mm), σy—límite elástico, b = W − ao, donde W—profundidad de la muestra y ao—longitud de la muesca.

Las cargas terminales previas al agrietamiento calculadas de 2,66 kN y 2,34 kN se aplicaron a las muestras de Inconel 825 y SS316L, respectivamente. La carga se realizó a 2 mm/min. La longitud previa a la grieta en ambas muestras con muescas mide 2 mm. Una vez que la muestra había sido prefisurada, se llevó a cabo la prueba CTOD. El desplazamiento de la abertura de la punta de la grieta desde su posición original se determinó utilizando un calibre de clip para la boca de la grieta. La curva PS se generó durante todo el procedimiento (donde P denota carga aplicada y S denota desplazamiento de apertura de la punta de la grieta). Se utilizó análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) para investigar la superficie fracturada de las muestras. El mapeo elemental de espectroscopía de dispersión de energía (EDS) investiga la segregación elemental en las superficies fracturadas. Se realizó un análisis de escaneo de líneas EDS para determinar la presencia de fases intermetálicas o secundarias en la superficie fracturada.

La micrografía óptica de Inconel 825 (Fig. 4a) muestra dendritas celulares continuas y discontinuas. Ambas microestructuras exhiben la misma dirección de crecimiento y aparecen secuencialmente. En los límites de grano hubo pocas fases secundarias. Debido a la composición de la aleación de Inconel 825, la formación de carburos es inevitable a altas temperaturas. Al ser una solución sólida, se predijo que ocurrirían muchos precipitados de Ti (N, C) en Inconel 825. Como es un proceso de transferencia de metal en frío, la posibilidad de formación de una fase secundaria es muy menor31. Del análisis EDS de SS316L, se encontró que Creq/Nieq era 1,305. Esto confirma que el lado SS316L comprende el 5% de δ-ferrita en dendritas austeníticas primarias (γ) (Fig. 4b) 32,33.

Micrografía óptica de (a) Inconel 825 (b) SS316L (c) Interfaz.

La micrografía de la interfaz de la pared funcionalmente graduada revela una zona parcialmente mezclada (Fig. 4c). También muestra una transición microestructural de dendritas alargadas a dendritas finas equiaxiales. En la interfaz, no está presente ninguno de los defectos comunes como grietas, fusión parcial o delaminación.

Las propiedades de tracción de las paredes fabricadas se determinaron utilizando los resultados de las pruebas de tracción como se muestra en las figuras 5a, b. Las resistencias a la tracción de Inconel 825 y SS316L son comparables a las de las aleaciones forjadas34. Los valores máximos de desviación estándar (UTS:0,35% y YS:1,51%) son mucho más bajos, lo que confirma que los resultados del ensayo de tracción están dentro del límite aceptable.

Propiedades de tracción de Inconel 825, Interface y SS316L depositados (a) Valores medios (b) Desviación estándar con barra de error.

Las propiedades de tracción (UTS, YS y porcentaje de alargamiento) de la interfaz son ligeramente inferiores a las de Inconel 825 y SS316L. Esto puede deberse al bajo aporte de calor y a las velocidades de enfriamiento más rápidas del proceso CMT-WAAM, que proporciona menos tiempo para que elementos como Mo y Cr se difundan, lo que resulta en una mezcla parcial25.

La Figura 6a-f muestra las micrografías SEM de la superficie fracturada durante la prueba de tracción. La Figura 6a-c revela el área de estrechamiento creada por la deformación plástica. La región del cuello de las muestras de Inconel 825, interfaz y SS316L se muestra con mayor aumento (Fig. 6d-f). En todas las muestras se observó una gran cantidad de hoyuelos, lo que indica que la falla se debió a mecanismos dúctiles.

Superficie fracturada de (a) Interfaz de Inconel 825 (b) (c) SS316L Vista ampliada de la región del cuello (d) Interfaz de Inconel 825 (e) (f) SS316L.

La fractografía de tracción (Fig. 6d) de la muestra de Inconel 825 indica una forma de fractura fibrosa dúctil. La microscopía electrónica de barrido muestra la presencia de fases de lavas agrupadas y microhuecos a pesar de las características de tracción mejoradas. La fractografía de la interfaz (Fig. 6e) revela que hubo suficiente deformación plástica antes de la falla, lo que indica una fractura dúctil. Se observaron finos hoyuelos y pequeñas cavidades en la fractografía de la región SS316L (Fig. 6f), lo que confirma el modo dúctil de fractura. Los hoyuelos son aberturas poco profundas a diferencia de los huecos. Los hoyuelos producidos por un proceso de coalescencia de microhuecos pueden ser extremadamente superficiales, con copas tan pequeñas como de varios nanómetros35.

Se cortó una muesca en V en la dirección L-T ya que la muestra absorbe más energía cuando las grietas crecen en esa dirección. Los parámetros experimentales y los valores CTOD medidos se enumeran en la Tabla 3.

Los gráficos en la Fig. 7a, b muestran las curvas P – S de la muestra con muescas laterales de Inconel 825 y la muestra con muescas laterales de SS316L, respectivamente. En ambas muestras, se alcanzó el valor de carga máximo, lo que resultó en una fluencia significativa y una extensión estable de la grieta. Los resultados de la Tabla 3 muestran que los valores CTOD difieren sólo ligeramente entre las dos muestras. El valor de carga máxima en el momento de la fractura en el lado de Inconel 825 es un 18% mayor que el del lado SS316L. Esto se debe a la mayor concentración de níquel en Inconel 825 que mejora la tenacidad y resistencia al refinar el tamaño del grano36. El valor CTOD en el lado SS316L es un 2,3% más alto que en el lado Inconel825, lo que indica una propagación de grietas relativamente más rápida en el lado SS316L. Los valores de tenacidad a la fractura de las paredes son muy similares a los de las versiones fundidas de sus metales base (Inconel 825 y SS316L)37,38.

Curva de desplazamiento de apertura de punta de grieta (a) Inconel 825 (b) SS316L.

Las superficies de fractura de las muestras de curvatura con muesca de borde único (SENB) se investigaron mediante análisis SEM. La Figura 8a, b muestra la vista macro de la superficie fracturada, que muestra las zonas previas a la grieta, el crecimiento estable de la grieta y las zonas de fractura final de la muestra de Inconel 825 y la muestra de SS316L, respectivamente.

Imágenes SEM que muestran diferentes zonas de crecimiento de grietas (a) Inconel 825 (b) SS316L.

La Figura 9a,b muestra las estrías en las trayectorias de fractura, que indican el crecimiento incremental de una grieta y la dirección en la que se propaga la grieta. Debido al complejo estado de carga en estos materiales, no es posible establecer una relación directa entre el espaciamiento de las estriaciones y el crecimiento de las grietas en los MGF39. Cuando la muestra se carga hasta el nivel de producir huecos, las tensiones locales en la punta de la grieta aumentan. fortaleza. Los vacíos continúan expandiéndose y se conectan a la grieta primaria.

Micrografía SEM que muestra estrías (a) Inconel 825 (b) SS316L.

La Figura 10a,b muestra la morfología de la fractura dúctil de las muestras con muescas laterales, lo que indica que la nucleación y formación de microhuecos se produjo antes del inicio del proceso de apertura de la grieta. La nucleación, crecimiento y coalescencia de microhuecos se pueden utilizar para caracterizar el mecanismo de crecimiento de grietas en materiales dúctiles.

Micrografía SEM de la superficie de fractura rápida (a) Inconel 825 (b) SS316L.

El análisis EDS se llevó a cabo en la superficie fracturada de las muestras de Inconel 825 y SS 316L. Los mapas EDS (Fig. 11a-h) y los espectros (Fig. 12) de la región con muescas de Inconel 825 muestran una composición elemental general de 44% en peso de Ni, 23% en peso de Cr, 18% en peso de Fe y otras aleaciones. El mapeo revela que la superficie fracturada está dominada por elementos como Ni, Cr y Fe sobre los demás elementos.

(a – h) Mapeo elemental EDS de la región fracturada de Inconel 825.

Espectro Elemental EDS y Cuantificación de la región Inconel 825.

De manera similar, los mapas EDS (Fig. 13a-h) y los espectros (Fig. 14) de la región SS316L con muescas muestran una composición elemental general de 16% en peso de Ni, 18% en peso de Cr, 46% en peso de Fe y otras aleaciones. Se encontró que la composición de la pared fabricada es similar a la composición del metal base, lo que demuestra la fabricación efectiva de la pared funcionalmente graduada con buenas propiedades.

(a – h) Mapeo elemental EDS de la región fracturada SS316L.

Espectro Elemental EDS y Cuantificación de la región SS316L.

Además, los mapas elementales confirman que no hubo evidencia de segregación elemental en las superficies fracturadas de las muestras con muescas de Inconel 825 y SS316L y que los elementos se disolvieron uniformemente, lo que confirma que los metales en la interfaz están fuertemente unidos.

El proceso WAAM basado en CMT se utiliza para construir paredes funcionalmente graduadas, y las características de transferencia de metal indican el uso exitoso de WAAM para producir componentes estructuralmente sólidos. La tenacidad a la fractura de dos muestras funcionalmente graduadas con muescas en los lados de Inconel 825 y SS316L se evaluó utilizando el método CTOD y la geometría de la muestra SENB. Se llega a las siguientes conclusiones:

La muestra fabricada de Inconel 825 tiene microestructuras dendríticas celulares tanto continuas como discontinuas, mientras que la muestra SS316L tiene austenita y 5% de ferrita delta en su microestructura.

Tanto la fractografía de tracción de Inconel 825 como la SS316L revelaron una deformación plástica considerable, lo que indica un modo de fractura dúctil.

Los resultados de la prueba de tenacidad a la fractura muestran que no existe una diferencia considerable en los valores de CTOD (0,853 mm para el lado Inconel 825 y 0,873 mm para el lado SS316L).

Los valores de tenacidad a la fractura difieren significativamente entre sí; Inconel 825 tiene una tenacidad a la fractura de 36 Mpa\(\sqrt {\text{m}}\), mientras que SS316L tiene una tenacidad a la fractura de 31,6 Mpa\(\sqrt {\text{m}}\).

La morfología de la fractura de ambos especímenes con muescas laterales indica que se fracturaron en modo dúctil con estrías perpendiculares a la dirección del desarrollo de la grieta.

Según los hallazgos de la investigación, la interfaz de la pared de Inconel 825-SS316L tiene buenas propiedades de fractura y puede usarse en ambientes hostiles.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

Reddy, JN Análisis de placas clasificadas funcionalmente. En t. J. Número. Métodos Ing. 47, 663–684. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0207(20000110/30)47:1/3%3C663::AID-NME787%3E3.0.CO;2-8 (2000).

Artículo MATEMÁTICAS Google Scholar

Koizumi, M. Actividades de mutilación genital femenina en Japón. Compos. B. Ing. 28(1–2), 1–4. https://doi.org/10.1016/S1359-8368%2896%2900016-9 (1997).

Artículo de Google Scholar

Reza, G. & Homam, NM Fabricación aditiva de materiales metálicos clasificados funcionalmente: una revisión de estudios experimentales y numéricos. J. Mater. Res. Tecnología. 13, 1628–1664. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.05.022 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Sobczak, JJ & Drenchev, L. Materiales metálicos clasificados funcionalmente: una clase específica de compuestos avanzados. J. Mater. Ciencia. Tecnología. 29, 297–316. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.02.006 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Domack, MS y Baughman, JM Desarrollo de componentes de composición graduada de níquel-titanio. Prototipo rápido. J. 11, 41–51. https://doi.org/10.1108/13552540510573383 (2005).

Artículo de Google Scholar

Tian, ​​YB, Shen, JQ, Hu, SS, Wang, ZJ & Gou, J. Microestructura y propiedades mecánicas de aleaciones diferentes de Ti-6Al-4V y AlSi5 fabricadas con aditivos de alambre y arco mediante soldadura por transferencia de metal en frío. J. Manuf. Proceso. 46, 337–344. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.09.006 (2019).

Artículo de Google Scholar

Niendorf, BT y cols. Aleaciones funcionalmente clasificadas obtenidas mediante fabricación aditiva. Adv. Ing. Madre. 16, 857–861. https://doi.org/10.1002/adem.201300579 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Carroll, BE y cols. Material clasificado funcionalmente de acero inoxidable 304L e Inconel 625 fabricado por deposición de energía dirigida: Caracterización y modelado termodinámico. Acta Mater. 108, 46–54. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.02.019 (2016).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Kumari, S. y col. Mecanizado por electrodescarga de superaleación inconel 825: efectos del material de la herramienta y el lavado dieléctrico. SILICIO 10, 2079–2099. https://doi.org/10.1007/s12633-017-9728-5 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Venkatesh, G. & Chakradhar, D. Influencia de los parámetros de mecanizado asistido térmicamente en la maquinabilidad de la superaleación inconel 718. SILICIO 9, 867–877. https://doi.org/10.1007/s12633-017-9568-3 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Senthil, TS, Puviyarasan, M., Ramesh Babu, S. y Ram, PT Estudios de corrosión por picaduras en paredes Inconel 825-SS316L con clasificación funcional fabricadas mediante fabricación aditiva por arco de alambre. Ing. Res. Expreso 4(3), 035013 (2022).

ADS del artículo Google Scholar

Senthil, TS, Puviyarasan, M., Ramesh, B. & Senthil, S. Caracterización mecánica del aditivo de arco de alambre fabricado y fundido con Inconel 825: un estudio comparativo. Madre. Hoy Proc. 62, 973–976 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Deng, X., Lu, F., Cui, H., Tang, X. y Li, Z. Correlación de microestructura y comportamiento de crecimiento de grietas por fatiga en juntas soldadas diferentes de 9Cr/CrMoV. Madre. Ciencia. Ing. R. 651, 1018-1030. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2015.11.081 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Leng, SW, Miao, ZM, Qiu, FX, Niu, LN & Miao, T. Análisis de la relación entre la tenacidad CTOD y el micromecanismo de uniones soldadas de acero marino. Aplica. Mec. Madre. 117–119, 1867–1873. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.117-119.1867 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Guo, Q. y col. Correlación de la microestructura y la tenacidad a la fractura de una unión soldada de manera diferente con 9Cr/CrMoV avanzada. Madre. Ciencia. Ing. R. 638, 240–250. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.04.011 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, HT, Wang, GZ, Xuan, FZ & Tu, ST Mecanismo de fractura de una junta soldada de metal diferente en una planta de energía nuclear. Ing. Fallar. Anal. 28, 134-148. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2012.10.005 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Li, Y., Ma, H. & Wang, J. Un estudio de grietas y fracturas en la unión soldada de acero inoxidable Fe3Al y Cr18-Ni8. Madre. Ciencia. Ing. A. 528(13–14), 4343–4347. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.02.070 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Bao, G. & Wang, L. Agrietamiento múltiple en revestimientos cerámicos/metálicos clasificados funcionalmente. En t. J. Estructura de sólidos. 32, 2853–2871. https://doi.org/10.1016/0020-7683(94)00267-Z (1995).

Artículo MATEMÁTICAS Google Scholar

BS7448. Ensayo de tenacidad de mecánica de fractura parte 1. Método para la determinación de los valores KIC, CTOD crítico y J crítico de materiales metálicos. BSI Londres. Reino Unido (1991).

BS7448. Ensayo de tenacidad en mecánica de fractura parte 2. Método para la determinación de los valores KIC, CTOD crítico y J crítico de soldaduras en materiales metálicos. BSI Londres. Reino Unido (1997).

BS7448. Prueba de tenacidad de la mecánica de fractura, parte 4. Método para determinar las curvas de resistencia a la fractura y los valores de iniciación para la extensión estable de grietas en materiales metálicos (BSI, 1997).

Fang, ZT, Sun, B. & Li, CR Estudio experimental sobre la tenacidad a la fractura CTOD de uniones soldadas de acero a baja temperatura. Adv. Estera. Res. 328–330, 1272–1276. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.328-330.1272 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Elsayed, AH, Megahed, MM, Sadek, AA y Abouelela, KM Caracterización de la tenacidad a la fractura de hierro dúctil austemplado producido mediante procesos de austemplado convencionales y de dos pasos. Madre. Des. 30(6), 1866–1877. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.09.013 (2009).

Artículo CAS Google Scholar

Hutchinson, JW Fundamentos de la teoría fenomenológica de la mecánica de fractura no lineal. J. Aplica. Mec. 50(4b), 1042–1051. https://doi.org/10.1115/1.3167187 (1983).

ADS del artículo Google Scholar

Senthil, TS, Ramesh Babu, S., Puviyarasan, M. & Dhinakaran, V. Caracterización mecánica y microestructural de Inconel 825 - SS316L clasificado funcionalmente fabricado mediante fabricación aditiva por arco de alambre. J. Mater. Res. Tecnología. 15, 661–669 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Anna, E., Mehmanparast, A., Supriyo, G., Javad, R. y Filippo, B. Investigación de las propiedades mecánicas y de fractura de componentes de acero con bajo contenido de carbono fabricados mediante aditivos con alambre y arco. Teor. Aplica. Fracta. Mec. 109, 102685. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102685 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, X., Chen, Y. y Liou, F. Fabricación de materiales clasificados funcionalmente SS316L-IN625 mediante deposición de energía dirigida alimentada por polvo. Ciencia. Tecnología. Soldar. Unirse. 24(5), 504–516. https://doi.org/10.1080/13621718.2019.1589086 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Williams, SW y cols. Fabricación aditiva Wire+Arco. Madre. Ciencia. Tecnología. 32(7), 641–647 (2016).

Artículo ADS CAS Google Scholar

ASTM E1290–89. Método de prueba estándar para la medición de la tenacidad a la fractura por desplazamiento de apertura de la punta de la grieta (CTOD) Libro anual de normas ASTM. 03.01 (ASTM).

Lucon, E. Efecto del mecanizado por descarga eléctrica (EDM) en los resultados de las pruebas Charpy de muestras de acero miniaturizadas. J. Prueba. Evaluación. 41, 1–9. https://doi.org/10.1520/JTE20120195 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Selvi, S., Vishvaksenan, A. y Rajasekar, E. Tecnología de transferencia de metal en frío (CMT): descripción general. Def. Tecnología. 14, 28–44. https://doi.org/10.1016/j.dt.2017.08.002 (2018).

Artículo de Google Scholar

Chen, X. et al. Microestructura y propiedades mecánicas del acero inoxidable austenítico 316L fabricado mediante fabricación aditiva por arco metálico con gas. Madre. Ciencia. Ing. A. 703, 567–577 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Schaeffler, AL Diagrama de constitución para metal de soldadura de acero inoxidable. Metal. Progreso. 56(11), 680 (1949).

CAS Google Académico

ASTM. B425-11 Especificación estándar para varillas y barras de aleación Ni-Fe-Cr-Mo-Cu (UNS N08825 y UNS N08221) (ASTM International, 2011).

Lynch, SP Aspectos mecanicistas y fractográficos del agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC). Publicación Woodhead. Ser. Reunió. Navegar. Ing. 3–89 (2011).

Xiong, ZH, Pang, XT, Liu, SL, Li, ZG y Misra, RDK Refinamiento jerárquico del titanio con microaleación de níquel durante la fabricación aditiva. scr. Madre. 195, 113727 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Especificación estándar A240/A240M-20a para placas, láminas y tiras de acero inoxidable al cromo y cromo-níquel para recipientes a presión y para aplicaciones generales (ASTM International, 2020).

Chuluunbat, T., Lu, C., Kostryzhev, A. y Tieu, K. Investigación de la fractura de acero de la tubería X70 durante pruebas de tracción con muesca de un solo borde utilizando monitoreo de emisiones acústicas. Madre. Ciencia. Ing. 640, 471–479. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.06.030 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Meyers, MA y Aimone, CT Fractura dinámica (desconchado) de metales. Prog. Madre. Ciencia. 28, 1–96. https://doi.org/10.1016/0079-6425(83)90003-8 (1983).

Artículo CAS Google Scholar

Descargar referencias

Departamento de Ingeniería Mecánica, Panimalar Engineering College, Anna University, Chennai, Tamil Nadu, India

TS Senthil y M. Puviyarasan

Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería Sri Venkateswara, Sriperumbudur, Tamil Nadu, India

S. Ramesh Babu

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TSS—Conceptualización, Metodología, Experimentación e Investigación. Redacción original (autor correspondiente). SRB—Validación, Análisis Formal, Supervisión. MP: visualización, curación de datos, revisión y edición.

Correspondencia a TS Senthil.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Senthil, TS, Babu, SR y Puviyarasan, M. Estudios mecánicos, microestructurales y de fractura en paredes funcionalmente graduadas de inconel 825-SS316L fabricadas mediante fabricación aditiva por arco de alambre. Representante científico 13, 5321 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-32124-3

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Recibido: 02 de enero de 2023

Aceptado: 22 de marzo de 2023

Publicado: 31 de marzo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-32124-3

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