การเสริม WCCO เพิ่มความทนทานการใช้งานของ Gcr15 Steel ผ่านวิธี SLM

ลองจินตนาการถึงการค้นพบทางเทคโนโลยี ที่สามารถขยายอายุการใช้งานของเบียริงความแม่นยําได้อย่างมาก และลดต้นทุนในการบํารุงรักษาสแตนเลส GCr15 แบบดั้งเดิมมักจะล้มเหลวในสภาพที่ต้องการการศึกษาใหม่สํารวจศักยภาพของการละลายเลเซอร์เลือก (SLM) เทคนิคการผลิตสารสกัดที่กําลังเกิดเพื่อผลิตสแตนเลสคอมพอยต์ที่มี GCr15 ที่เสริมด้วย WC-Co ที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งแก้ไขข้อจํากัดที่สําคัญของวิธีการผลิตแบบปกติ.

การละลายเลเซอร์เลือก (SLM) ได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะเทคโนโลยีการผลิตสารเสริมที่ก้าวหน้า กระบวนการนี้ใช้รังสีเลเซอร์พลังงานสูงในการละลายผงโลหะชั้นต่อชั้นสร้างองค์ประกอบสามมิติที่มีกณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนคุณลักษณะเฉพาะของ SLM รวมถึงสระละลายขนาดเล็ก (ประมาณ 100 μm)^6-8K/s) และการบําบัดด้วยความร้อนแบบสะสม

เหล็กสแตนเลส GCr15 ใช้อย่างแพร่หลายในสแตนเลสและหม้อเนื่องจากความแข็งแรง, ความแข็งแรง, ความทนทานต่อการสกัดและความทนทานต่อการกัดกร่อนพื้นผิวยังคงมีความเปราะบางต่อการสกัดวิธีการผลิตแบบปกติมักจะนําไปสู่การแยกคาร์บิดและคาร์บิดขนาดใหญ่เกินไป ทําให้ความทนทานขององค์ประกอบเสี่ยงมากขึ้นและจํากัดการใช้งานในการผลิตที่ทันสมัย

การวิจัยล่าสุดได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการผลิตคอมพอไซต์เมทริกซ์โลหะที่เสริมกระดูกด้วย SLMและจุดละลายสูงการศึกษานี้เป็นแนวทางแรกในการนําการเสริม WC-Co มาใช้ในเหล็ก GCr15 โดยใช้เทคโนโลยี SLM

การวิจัยใช้ผสมของอนุภาค WC-Co และผง GCr15 เป็นวัสดุดิบ. ผง GCr15 มีการกระจายขนาดอนุภาค 15-53μm, ในขณะที่อนุภาค WC-Co โดยเฉลี่ยมีความกว้าง 5μm.หลังจากผสมแบบเรียบร้อย โดยการบดลูกบอล, ผสมผงขาวได้รับการแปรรูป SLM โดยใช้อุปกรณ์ที่มีเลเซอร์ไฟเบอร์ 500W

ปริมาตรกระบวนการสําคัญรวมถึงพลังเลเซอร์ ความเร็วการสแกน ระยะห่างหุ้ม และความหนาชั้นถูกปรับปรุงให้ดีที่สุดเพื่อบรรลุสารประกอบความหนาแน่นสูงที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่า

• SEM และ XRD สําหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบขนาดเล็กและระยะ
• มิกรอสโกปีทางแสง สําหรับการสังเกตโครงสร้างเล็กน้อย
• การทดสอบความแข็ง Vickers (ภาระ 200 กรัม, เวลาพัก 15 วินาที)
• การทดสอบการสวมใส่ลูกกลองบนแผ่น โดยใช้ Si₃N₄ลูกเซรามิก (ภาระ 5N ความเร็ว 0.1m/s ระยะทางเลื่อน 1000m)
• การคํานวณอัตราการสกัดผ่านการวัดพื้นที่ตัดข้ามพื้นผิวที่สกัด

สารประกอบที่ผลิตจาก SLM มีโครงสร้างหนาแน่นที่มีการกระจายอนุภาค WC-Co แบบเรียบร้อยแมตริกซ์ GCr15 แสดงโครงสร้างเซลล์ละเอียด (1-2μm) กับสารฝนขนาดนาโนที่ขอบเขตเซลล์การเชื่อมต่อทางผิวที่ดีเยี่ยมระหว่างอนุภาค WC-Co และเมทริกซ์ได้สังเกตโดยไม่มี porosity หรือการแตกที่สําคัญ

การวิเคราะห์ XRD ยืนยันการมีอยู่ของ α-Fe, WC และ Co phases โดยไม่มีการสร้างเฟสใหม่ แสดงให้เห็นการปฏิสัมพันธ์ทางเคมีอย่างน้อยระหว่างการแปรรูปการเพิ่ม WC-Co ปรับปรุงโครงสร้างเมล็ดเมทริกซ์ผ่านการนํา nucleation heterogeneous.

คอมพอสิตแสดงให้เห็นว่ามีการปรับปรุงที่น่าทึ่ง

• การเพิ่มความแข็งที่สําคัญเมื่อเทียบกับ GCr15 ที่บริสุทธิ์
• การลดอัตราการสวมเสื่อมอย่างมาก
• สารประกอบ WC-Co 10 wt.% ประสบความแข็ง 850HV
• อัตราการสกัดลดลงเป็น 1.2 × 10^-6mm³N^-1m^-1

ความแข็งแรงที่เหนือกว่ามาจากคุณสมบัติภายในของ WC-Co และการจํากัดการเคลื่อนไหวการสับสน.

GCr15 สะอาดแสดงพื้นผิวสกัดกับการปลูกที่ชัดเจนและเศษขยะที่เป็นลักษณะของการสกัด WC-Co ประกอบแสดงพื้นผิวเรียบกว่ากับการปลูกที่ลดลงปริมาตรของ WC-Co, ป้องกันการสกัดสภาพอย่างมีประสิทธิภาพ

• การผลิตวัสดุประกอบ WC-Co/GCr15 ที่เชื่อมโยงได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่าน SLM
• การปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่สําคัญและการเพิ่มคุณสมบัติทางกล
• การป้องกันการใช้งานของสารบดอย่างมีประสิทธิภาพ

ขณะที่มีความหวัง ความท้าทายยังคงอยู่ในการปรับปรุงกระบวนการ การควบคุมการกระจายอนุภาค และการลดต้นทุนในการนํามาใช้ในอุตสาหกรรมการวิจัยในอนาคตควรแก้ปัญหาด้านเหล่านี้เพื่อให้เกิดศักยภาพเต็มที่ของ SLM ในการใช้งานยางพ่วงที่ก้าวหน้า.