Les alliages CuCrZr peuvent être utilisés non seulement à température ambiante, mais également dans des environnements à haute -température. Des chercheurs de l'Institut général de recherche sur les métaux non ferreux de Pékin et d'autres institutions ont étudié les propriétés de traction et thermiques des alliages de cuivre fabriqués par lit de poudre laser (LPBF) à haute température (600 degrés).
Impression 1,3D et traitement thermique de l'alliage CuCrZr
Cette étude a utilisé de la poudre CuCrZr d'une granulométrie de 10 à 69 μm pour imprimer sur un substrat 316L à l'aide d'une impression laser verte.
Traitement thermique de vieillissement direct : 500 degrés × 1h, refroidissement du four.
2, conductivité thermique à haute -température de l'alliage CuCrZr
Dans la plage de température de 25 degrés à 900 degrés, la capacité thermique spécifique des alliages CuCrZr préparés par LPBF a augmenté de 0,38 J·g⁻¹·K⁻¹ à 0,50 J·g⁻¹·K⁻¹ ; la diffusivité thermique (T) a diminué de 99 mm²·s⁻¹ à 65 mm²·s⁻¹ ; et la conductivité thermique λ(T) a diminué de 329 W.m⁻¹.K⁻¹ à 287 W.m⁻¹.K⁻¹.
3,Propriétés de traction à haute température-des alliages CuCrZr préparés par LPBF.
Température ambiante : Résistance à la traction (UTS) : 585 MPa, Allongement (EL) : 14,4 % ;
100 degrés : la résistance à la traction diminue à 482 MPa, tandis que la plasticité s'améliore et l'allongement est de 18,0 % ;
300 degrés : la résistance et la plasticité de l'alliage augmentent légèrement (UTS : 493 MPa, EL : 21,1 %) ;
600 degrés : la résistance et la plasticité commencent à diminuer simultanément (UTS : 180 MPa, EL : 6,1 %), auquel cas la transition ductile-fragile se produit ;
700 degrés : Les propriétés de traction de l'alliage se détériorent considérablement (UTS : 140 MPa, EL : 3,8 %).
4, Influence de la méthode de fabrication sur les propriétés à haute -température de l'alliage CuCrZr.
5,Dans la plage de températures élevées-de 300 à 700 degrés, la résistance à la traction
les propriétés obtenues dans cette étude sont comparables à celles d’alliages CuCrZr similaires fabriqués de manière additive.
Dans une autre étude, à des températures inférieures à 300 degrés, les propriétés thermiques des alliages CuCrZr préparés par fusion sur lit de poudre par faisceau d'électrons (EB-PBF), qu'ils soient à l'état préparé ou traité thermiquement-, étaient nettement supérieures à celles des échantillons de fusion laser sur lit de poudre (LPBF). Le mécanisme est le suivant :
①.Différence d'absorption d'énergie
Copper alloys have a much higher absorption rate for electron beams (>80 %) que les faisceaux laser proche-infrarouge/vert (10 à 74 %).
②. Effet d'épaisseur de couche de poudre
L'épaisseur de couche du procédé EB-PBF (50 à 70 μm) est généralement supérieure à celle du LPBF (20 à 40 μm). Une couche de poudre plus épaisse entraîne une vitesse de refroidissement réduite.
③.Évolution de la microstructure : la fusion et la solidification répétées au cours du processus LPBF génèrent une densité de dislocation élevée, entraînant une contrainte résiduelle significativement plus élevée par rapport à l'échantillon EB-PBF.
④.Différences dans les stratégies de numérisation
C.EB-PBF utilise un simple balayage de rotation de 0 degré/90 degrés/180 degrés, ce qui donne des grains grossiers et réguliers et une forte<100>texture des fibres; tandis que le balayage rotationnel de 67 degrés du LPBF conduit à une structure irrégulière à grain fin et forme un fort<110>texture des fibres dans la direction de formation.
En résumé, les effets combinés de la contrainte résiduelle, de l'orientation des cristaux et de la structure à grains fins aboutissent à des alliages préparés LPBF-ayant des propriétés thermiques inférieures à celles des échantillons EB-PBF, mais des propriétés mécaniques supérieures.
6, fabrication de matériaux de marchandises sèches
① L'alliage CuCrZr présente de bonnes propriétés de traction à 600 degrés (résistance à la traction UTS : 180 MPa, allongement EL : 6,1 %). Les interactions de dislocation-à-dislocation, les précipités riches en Cr et Zr à l'échelle nanométrique cubiques à haute-densité-centrés, les joints de grains à grand angle-et la recristallisation supprimée contribuent à maintenir ces bonnes propriétés de traction à haute température.
② Cet alliage présente une excellente conductivité thermique, qui diminue légèrement jusqu'à environ 290 W/(m·K) à 600 degrés. Ceci est attribué aux précipités résiduels riches en Cr et Zr à l'échelle nanométrique bcc - et à la réduction des dislocations à haute densité -. La diminution de la conductivité thermique avec l'augmentation de la température est due à la récupération statique continue et à la recristallisation statique, conduisant à un vieillissement excessif, à une agrégation de précipités et à une diffusion de phonons provoquée par des défauts cristallins et une diffusion inverse.
