CuCrZr-legeringer kan bruges ikke kun ved stuetemperatur, men også i høje-temperaturmiljøer. Forskere fra Beijing General Research Institute of Nonferrous Metals og andre institutioner undersøgte træk- og termiske egenskaber af kobberlegeringer fremstillet af laserpulverbed (LPBF) ved høje temperaturer (600 grader).
1,3D print og varmebehandling af CuCrZr legering
Denne undersøgelse brugte CuCrZr-pulver med en partikelstørrelse på 10-69 μm til at printe på et 316L substrat ved hjælp af grøn laserprint.
Direkte ældning varmebehandling: 500 grader × 1 time, ovnkøling.
2,Høj-termisk ledningsevne af CuCrZr-legering
Inden for temperaturområdet fra 25 grader til 900 grader steg den specifikke varmekapacitet af CuCrZr-legeringer fremstillet af LPBF fra 0,38 J·g⁻¹·K⁻¹ til 0,50 J·g⁻¹·K⁻¹; den termiske diffusivitet (T) faldt fra 99 mm²·s⁻1 til 65 mm²·s⁻1; og den termiske ledningsevne λ(T) faldt fra 329 W·m⁻1·K⁻1 til 287 W·m⁻1·K⁻1.
3,Høj-temperaturtrækegenskaber af CuCrZr-legeringer fremstillet af LPBF.
Rumtemperatur: Trækstyrke (UTS): 585 MPa, Forlængelse (EL): 14,4%;
100 grader: Trækstyrken falder til 482 MPa, mens plasticiteten forbedres, og forlængelsen er 18,0 %;
300 grader: Legeringsstyrke og plasticitet øges lidt (UTS: 493 MPa, EL: 21,1%);
600 grader : Styrke og plasticitet begynder at falde samtidigt (UTS: 180 MPa, EL: 6,1%), hvorefter den duktile-skøre overgang indtræffer;
700 grader: Legeringens trækegenskaber forringes betydeligt (UTS: 140 MPa, EL: 3,8%).
4, Indflydelse af fremstillingsmetode på CuCrZr-legeringens høje-temperaturegenskaber.
5, Inden for det høje-temperaturområde på 300-700 grader er trækstyrken
egenskaber opnået i denne undersøgelse er sammenlignelige med egenskaberne for lignende additivt fremstillede CuCrZr-legeringer.
I en anden undersøgelse, ved temperaturer under 300 grader, var de termiske egenskaber af CuCrZr-legeringer fremstillet ved elektronstrålepulverbedsmeltning (EB-PBF), uanset om de var i den forberedte eller varme-behandlede tilstand, signifikant overlegne i forhold til prøverne for laserpulverbedsmeltning (LPBF). Mekanismen er som følger:
①.Forskel i energiabsorption
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80 %) end nær-infrarøde/grønne laserstråler (10-74 %).
②. Pulverlagstykkelseseffekt
Lagtykkelsen af EB-PBF-processen (50-70 μm) er typisk større end for LPBF (20-40 μm). Et tykkere pulverlag fører til en reduceret afkølingshastighed.
③.Mikrostrukturudvikling: Den gentagne smeltning og størkning under LPBF-processen genererer en høj dislokationstæthed, hvilket resulterer i en signifikant højere restspænding sammenlignet med EB-PBF-prøven.
④.Forskelle i scanningsstrategier
C.EB-PBF anvender en simpel 0 grader /90 grader /180 graders rotationsscanning, hvilket resulterer i grove, regelmæssige korn og en stærk<100>fiber tekstur; mens LPBF's 67 graders rotationsscanning fører til en uregelmæssig, fin-struktur og danner en stærk<110>fibertekstur langs formningsretningen.
Sammenfattende resulterer de kombinerede effekter af restspænding, krystalorientering og finkornet struktur i LPBF-forberedte legeringer med ringere termiske egenskaber sammenlignet med EB-PBF-prøver, men overlegne mekaniske egenskaber.
6, Materialefremstilling af tørvarer
① CuCrZr-legeringen udviser gode trækegenskaber ved 600 grader (trækstyrke UTS: 180 MPa, forlængelse EL: 6,1%). Dislokation-til-dislokationsinteraktioner, høj-densitetslegeme-centreret kubisk nanoskala Cr og Zr-rige præcipitater, store-korngrænser og undertrykt omkrystallisation bidrager til at opretholde disse gode trækegenskaber ved høje temperaturer.
② Denne legering udviser fremragende termisk ledningsevne, som falder lidt til ca. 290 W/(m·K) ved 600 grader. Dette tilskrives de resterende bcc nanoskala Cr og Zr-rige udfældninger og reduktionen af dislokationer med høj-densitet. Faldet i termisk ledningsevne med stigende temperatur skyldes den kontinuerlige statiske genopretning og statisk omkrystallisation, hvilket fører til over-ældning, bundfaldsaggregering og fononspredning forårsaget af krystaldefekter og omvendt spredning.
