以CALPHAD为指导的介层设计,用于无裂纹的铜C18150 - Inconel 625双金属结构的增材制造
Liyi Wang1, Luis Fernando Ladinos Pizano1, Michael A Klecka2
1Physical Metallurgy and Materials Design Laboratory, Department of Mechanical Engineering and Materials Science, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, USA.
Science and technology of advanced materials
|December 3, 2025
概括
双金属元件的增材制造面临着裂纹问题. 集成计算材料工程 (ICME) 和相隔分析预测并减轻极端应用的接口裂纹.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 金工程 金工程 金工程
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 双金属结构 (铜合金和基于Ni的超级合金) 的增材制造 (AM) 对极端环境至关重要.
- 在AM制造过程中,由于热物理性质不匹配,接口裂纹是一个重大挑战.
研究的目的:
- 使用基于CALPHAD的ICME框架来解码不平衡固化和相位稳定,以预测双金属系统中的裂变易感性.
- 确定用于减轻铜合金和基于Ni的超合金在AM中的接口裂纹的策略.
主要方法:
- 使用基于CALPHAD的集成计算材料工程 (ICME) 框架.
- 研究了不平衡固化,相稳定和液相分离.
- 进行了线弧增材制造 (WAAM) 实验以进行验证.
主要成果:
- 液相分离被确定为影响溶液再分配和热应力的主导机制.
- 在C18150和In625之间实现了无裂纹接口,使用65重量%In625.5%的中间层.
- 确定了相隔和裂变易感系数 (CSC) 之间的定量相关性.
结论:
- 该研究提供了一种分析易发生相位分离和裂纹的双金属系统的方法.
- ICME的方法成功地将热化学建模与过程优化联系在一起.
- 提出了用于极端环境的抗缺陷双金属组件设计的新原则,例如火箭发动机喷嘴.
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