لماذا يسمى Inconel 718 بسبيكة فائقة؟
إن أساس صناعات الطيران والدفاع والطاقة لدينا هو بناء مكونات يمكنها تحمل الحرارة والضغط الشديدين. تُصنع هذه الأجزاء عادةً من معدن يُسمى Inconel 718، وهو عبارة عن سبيكة نيكل وكروم قوية للغاية ومقاومة للتآكل وتتحمل درجات الحرارة العالية.
عادةً ما يتم تشكيل هذا المعدن، وطحنه، وسحبه، ولفه، ولحامه لإنشاء الشكل والبنية الدقيقة المطلوبة للحصول على خصائص الأداء العالي المطلوبة. يستخدم المعدن بشكل شائع في محركات الصواريخ والمحركات النفاثة وأوعية الضغط وتوربينات الغاز والمكونات الأخرى. لكن معالجة المعادن مكلفة. بالنسبة للأجزاء ذات الأشكال الهندسية المعقدة والميزات الداخلية، سيكون التصنيع المباشر (إنتاج المنتج في شكله النهائي) هو الكأس الاقتصادية المقدسة.
لتحقيق ذلك، يتجه الباحثون إلى التصنيع الإضافي (AM)، وتحديدًا تقنية دمج مسحوق الليزر (LPBF)، لتحقيق "شكل شبه صافي"، تصنيع شبه نهائي لمكونات الفضاء الجوي. نظرًا لأن الكائنات ثلاثية الأبعاد يتم بناؤها طبقة بعد طبقة عبر التصنيع الإضافي، ولأن الأجزاء المختلفة من المادة لها معدلات تبريد مختلفة، يتم تشكيل مجموعة متنوعة من المقاطع العرضية والهياكل المجهرية. ويكمن التحدي في أن الظروف الحرارية لـ LPBF تؤدي إلى بنية مجهرية وخواص ميكانيكية ليست على المستوى المطلوب للمنتج النهائي.
يمكن أن تساعد المعالجات الحرارية بعد العملية في استعادة الخصائص المطلوبة، ولكن ابتكار طرق المعالجة الأكثر كفاءة مع الحفاظ على البنية المجهرية المستهدفة يتطلب قوة حاسوبية كبيرة.
يقوم مركز أبحاث يونايتد تكنولوجيز (UTRC)، بالتعاون مع برات آند ويتني وUTC Aerospace Systems، بتطوير نموذج عملية قائم على الفيزياء للتنبؤ بالبنية الدقيقة للأجزاء الهيكلية الفضائية المصنعة بشكل إضافي والمصنوعة من سبائك النيكل الفائقة.
