Сплави CuCrZr можна використовувати не лише при кімнатній температурі, але й у середовищах із високою-температурою. Дослідники з Пекінського загального науково-дослідного інституту кольорових металів та інших установ вивчали міцність і термічні властивості мідних сплавів, виготовлених за допомогою лазерного порошкового шару (LPBF) при високих температурах (600 градусів).
1,3D друк і термообробка сплаву CuCrZr
У цьому дослідженні використовувався порошок CuCrZr з розміром частинок 10-69 мкм для друку на підкладці 316L за допомогою зеленого лазерного друку.
Термічна обробка прямого старіння: 500 градусів × 1 год, охолодження в печі.
2,-високотемпературна теплопровідність сплаву CuCrZr
У діапазоні температур від 25 градусів до 900 градусів питома теплоємність сплавів CuCrZr, виготовлених за допомогою LPBF, зросла з 0,38 Дж·г⁻¹·K⁻¹ до 0,50 Дж·г⁻¹·K⁻¹; коефіцієнт теплопровідності (T) зменшився з 99 мм²·с⁻¹ до 65 мм²·с⁻¹; а теплопровідність λ(T) зменшилася з 329 Вт·м⁻¹·K⁻¹ до 287 Вт·м⁻¹·K⁻¹.
3,Властивості-високотемпературного розтягування сплавів CuCrZr, отриманих LPBF.
Кімнатна температура: Міцність на розрив (UTS): 585 МПа, подовження (EL): 14,4%;
100 градусів: міцність на розрив зменшується до 482 МПа, а пластичність покращується, а подовження становить 18,0%;
300 градусів: міцність і пластичність сплаву трохи збільшуються (UTS: 493 МПа, EL: 21,1%);
600 градусів: Міцність і пластичність починають зменшуватися одночасно (UTS: 180 МПа, EL: 6,1%), у цей момент відбувається пластичний-крихкий перехід;
700 градусів: властивості сплаву при розтягуванні значно погіршуються (UTS: 140 МПа, EL: 3,8%).
4, Вплив методу виготовлення на високо{1}}температурні властивості сплаву CuCrZr.
5, у діапазоні високих-температур 300–700 градусів міцність на розтяг
Властивості, отримані в цьому дослідженні, можна порівняти з властивостями аналогічних сплавів CuCrZr, виготовлених за допомогою добавок.
В іншому дослідженні при температурах нижче 300 градусів термічні властивості сплавів CuCrZr, отриманих за допомогою електронно-променевого плавлення шару порошку (EB-PBF), незалежно від того, чи були вони в підготовленому стані чи термічно-обробленому стані, були значно кращими, ніж у зразків лазерного плавлення шару порошку (LPBF). Механізм такий:
①. Різниця в поглинанні енергії
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80%), ніж ближні-інфрачервоні/зелені лазерні промені (10–74%).
②. Ефект товщини шару порошку
Товщина шару процесу EB-PBF (50–70 мкм) зазвичай більша, ніж у LPBF (20–40 мкм). Більш товстий шар порошку призводить до зниження швидкості охолодження.
③. Розвиток мікроструктури: багаторазове плавлення та затвердіння під час процесу LPBF створює високу щільність дислокацій, що призводить до значно більшого залишкового напруження порівняно зі зразком EB-PBF.
④. Відмінності в стратегіях сканування
C.EB-PBF використовує просте обертове сканування на 0 градусів /90 градусів /180 градусів, що призводить до грубих правильних зерен і сильного<100>текстура волокна; тоді як обертальне сканування LPBF на 67 градусів призводить до неправильної, дрібно{1}}зернистої структури та утворює міцну<110>текстура волокна вздовж напрямку формування.
Підсумовуючи, сукупний вплив залишкової напруги, орієнтації кристалів і дрібнозернистої структури призводить до того, що сплави, отримані з LPBF-, мають гірші термічні властивості порівняно зі зразками EB-PBF, але кращі механічні властивості.
6, Виробництво сухих товарів
① Сплав CuCrZr демонструє хороші властивості розтягування при 600 градусах (межа міцності на розрив UTS: 180 МПа, подовження EL: 6,1%). Дислокаційні--взаємодії,-дислокаційні-кубічні нанорозмірні виділення-Cr і Zr-з високою{6}}центром, межі зерен із великим-кутом і пригнічена рекристалізація сприяють збереженню цих хороших властивостей розтягування за високих температур.
② Цей сплав демонструє чудову теплопровідність, яка трохи зменшується приблизно до 290 Вт/(м·K) при 600 градусах. Це пояснюється залишковими ОЦК нанорозмірними осадами, багатими на Cr і Zr-, і зменшенням дислокацій високої-щільності. Зменшення теплопровідності зі збільшенням температури відбувається внаслідок безперервного статичного відновлення та статичної рекристалізації, що призводить до надмірного-старіння, агрегації преципітатів і розсіювання фононів, викликаного кристалічними дефектами та зворотним розсіюванням.
