بررسي رفتار خستگي قطعات آلياژ اينكونل 625 توليد شده با فرايند ساخت افزايشي مبتني بر سيم و قوس الكتريكي

Fatigue Properties of Inconel 625 Alloy Parts Manufactured by Wire Arc Additive Manufacturing Method

در اين پژوهش ديوارۀ آلياژ اينكونل 625 با فرايند ساخت افزايشي مبتني بر سيم و قوس توليد شد. سپس ريزساختار، سختي، خواص كششي در دماي محيط و دماي 700 درجه سلسيوس و استحكام خستگي در محدودۀ پرچرخه در دو راستاي جوشكاري و رسوب‌دهي بررسي شد. مطالعات ريزساختاري نشان داد كه ديوارۀ حاوي دندريت‌هاي محلول جامد و فازهاي بين‌دندريتي كاربيد نيوبيوم، لاوه و دلتا (Ni3Nb) بود. با افزايش ارتفاع ديواره مقدار سختي از محدودۀ 380 ويكرز در نزديكي زيرلايه تا حدود 300 ويكرز در بالاي آن كاهش يافت. استحكام تسليم و كششي ديوارۀ توليدي در راستاي جوشكاري به‌ترتيب در حدود 6/6 و 8/6 درصد بالاتر و قابليت تغيير طول 23 درصد كمتر از خواص ديواره در راستاي رسوب‌گذاري به‌دست آمد. نتايج آزمون خستگي با نسبت تنش 0/1 نشان داد كه ميانگين تعداد سيكل منجر به شكست آلياژ در راستاي جوشكاري بالاتر از راستاي رسوب‌گذاري بود. شكست‌نگاري نمونه‌ها جوانه‌زني سطحي ترك خستگي را نشان داد و توليد ديواره‌هاي سالم و بدون عيب با فرايند ساخت افزايشي مبتني بر سيم و قوس را تأييد كرد.

In the present study, Inconel 625 alloy walls were fabricated by wire arc additive manufacturing method. Microstructure, hardness, tensile properties at room temperature and 700 ˚C, and high-cycle fatigue strength in both welding and building directions of samples were evaluated. The microstructure of the wall contained dendritic Ni-based solid solution along with MC carbide, Laves, and delta inter-dendritic phases. Moreover, the Vickers hardness value decreased from 380 HV near the substrate to 300 HV in the top layer. Also, yield and tensile strengths along the welding direction were 6.6 and 8.6% higher and the elongation was 23% lower than the building direction, respectively. Furthermore, fatigue test results with the stress ratio of 0.1 showed that the number of cycles to failure was slightly higher in the welding direction. Fractography of the samples illustrated that all fatigue cracks initiated from the surface. This confirmed the soundness of the walls manufactured by this method.