Las aleaciones de CuCrZr se pueden utilizar no solo a temperatura ambiente sino también en entornos de alta-temperatura. Investigadores del Instituto General de Investigación de Metales No Ferrosos de Beijing y otras instituciones estudiaron las propiedades térmicas y de tracción de aleaciones de cobre fabricadas mediante lecho de polvo láser (LPBF) a altas temperaturas (600 grados).
1,Impresión 3D y tratamiento térmico de aleación CuCrZr
Este estudio utilizó polvo de CuCrZr con un tamaño de partícula de 10 a 69 μm para imprimir sobre un sustrato 316L mediante impresión láser verde.
Tratamiento térmico de envejecimiento directo: 500 grados × 1 h, enfriamiento del horno.
2, conductividad térmica a alta temperatura-de aleación de CuCrZr
Dentro del rango de temperatura de 25 grados a 900 grados, la capacidad calorífica específica de las aleaciones CuCrZr preparadas por LPBF aumentó de 0,38 J·g⁻¹·K⁻¹ a 0,50 J·g⁻¹·K⁻¹; la difusividad térmica (T) disminuyó de 99 mm²·s⁻¹ a 65 mm²·s⁻¹; y la conductividad térmica λ(T) disminuyó de 329 W·m⁻¹·K⁻¹ a 287 W·m⁻¹·K⁻¹.
3. Propiedades de tracción a alta temperatura-de aleaciones de CuCrZr preparadas por LPBF.
Temperatura ambiente: Resistencia a la tracción (UTS): 585 MPa, Alargamiento (EL): 14,4%;
100 grados: la resistencia a la tracción disminuye a 482 MPa, mientras que la plasticidad mejora y el alargamiento es del 18,0%;
300 grados: la resistencia y la plasticidad de la aleación aumentan ligeramente (UTS: 493 MPa, EL: 21,1%);
600 grados: la resistencia y la plasticidad comienzan a disminuir simultáneamente (UTS: 180 MPa, EL: 6,1%), momento en el que se produce la transición dúctil-frágil;
700 grados: las propiedades de tracción de la aleación se deterioran significativamente (UTS: 140 MPa, EL: 3,8%).
4, Influencia del método de fabricación en las propiedades de alta -temperatura de la aleación CuCrZr.
5, dentro del alto -rango de temperatura de 300 a 700 grados, la resistencia a la tracción
Las propiedades obtenidas en este estudio son comparables a las de aleaciones similares de CuCrZr fabricadas aditivamente.
En otro estudio, a temperaturas inferiores a 300 grados, las propiedades térmicas de las aleaciones de CuCrZr preparadas mediante fusión en lecho de polvo con haz de electrones (EB-PBF), independientemente de si estaban en estado preparado o tratado térmicamente-, fueron significativamente superiores a las de las muestras de fusión en lecho de polvo con láser (LPBF). El mecanismo es el siguiente:
①.Diferencia en la absorción de energía.
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80 %) que los rayos láser infrarrojos cercanos-/verdes (10-74 %).
②. Efecto del espesor de la capa de polvo
El espesor de la capa del proceso EB-PBF (50 a 70 μm) suele ser mayor que el del LPBF (20 a 40 μm). Una capa de polvo más espesa conduce a una velocidad de enfriamiento reducida.
③.Evolución de la microestructura: la fusión y solidificación repetidas durante el proceso LPBF genera una alta densidad de dislocación, lo que resulta en una tensión residual significativamente mayor en comparación con la muestra EB-PBF.
④.Diferencias en las estrategias de escaneo
C.EB-PBF emplea un escaneo rotacional simple de 0 grados/90 grados/180 grados, lo que resulta en granos gruesos y regulares y una fuerte<100>textura de fibra; mientras que el escaneo rotacional de 67 grados de LPBF conduce a una estructura de grano fino-irregular y forma una fuerte<110>textura de la fibra a lo largo de la dirección de formación.
En resumen, los efectos combinados de la tensión residual, la orientación de los cristales y la estructura de grano fino dan como resultado aleaciones preparadas con LPBF-que tienen propiedades térmicas inferiores en comparación con las muestras de EB-PBF, pero propiedades mecánicas superiores.
6, productos secos de fabricación de materiales
① La aleación CuCrZr exhibe buenas propiedades de tracción a 600 grados (resistencia a la tracción UTS: 180 MPa, alargamiento EL: 6,1%). Las interacciones de dislocación-a-dislocación, los precipitados ricos en Cr y Zr a nanoescala cúbicos-de alta-densidad-en cuerpos cúbicos centrados-, los límites de grano de ángulo grande- y la recristalización suprimida contribuyen a mantener estas buenas propiedades de tracción a altas temperaturas.
② Esta aleación exhibe una excelente conductividad térmica, que disminuye ligeramente a aproximadamente 290 W/(m·K) a 600 grados. Esto se atribuye a los precipitados residuales ricos en Cr y Zr-a nanoescala de bcc y a la reducción de dislocaciones de alta-densidad. La disminución de la conductividad térmica al aumentar la temperatura se debe a la recuperación estática continua y la recristalización estática, lo que provoca sobre-envejecimiento, agregación de precipitados y dispersión de fonones causada por defectos cristalinos y dispersión inversa.
