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Jul 14, 2023

Effet des paramètres de traitement sur la texture et la sélection des variantes de

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 16168 (2022) Citer cet article 1193 Accès 3 Citations 1 Détails Altmetric Metrics Parmi les matériaux qui pourraient être fabriqués avec un lit de poudre laser

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16168 (2022) Citer cet article

1193 Accès

3 citations

1 Altmétrique

Détails des métriques

Parmi les matériaux pouvant être fabriqués par fusion laser sur lit de poudre (LPBF), on peut citer les aciers maraging, dotés d'excellentes soudabilité, résistance et ténacité. Cependant, les effets des paramètres de traitement et des mécanismes régissant la texture telle que construite ne sont pas encore clairs. Une publication récente a montré un faible indice de texture dans l'austénite antérieure, contrairement à d'autres alliages soumis au LPBF avec la même stratégie. Les auteurs ont avancé plusieurs hypothèses, sans toutefois tirer de conclusions. Ce travail vise à étudier ces résultats en utilisant un acier maraging 300 traité dans différentes conditions, c'est-à-dire différentes imprimantes, différentes épaisseurs de couche de poudre et différents modes d'émission laser. Pour ce faire, la diffraction des rayons X, la diffraction des électrons rétrodiffusés et la microscopie électronique à balayage ont été utilisées. Les résultats montrent que le traitement thermique intrinsèque au procédé LPBF n'affecte pas les grains d'austénite antérieurs, dont la texture et la morphologie restent inchangées tout au long du procédé. Aussi, pour les gammes étudiées, la texture de la microstructure n'est pas liée à l'épaisseur de la couche de poudre ni au mode d'émission du laser, bien qu'elle puisse être affectée par la puissance du laser ou la stratégie de balayage. Enfin, un faible degré de sélection de variantes a été observé, les variantes sélectionnées étant celles qui contribuent à une texture de martensite cubique en rotation.

La fabrication additive (FA), communément appelée impression 3D, est un processus de fabrication consistant en un dépôt, une fusion, une fusion et une liaison incrémentiels couche par couche du matériau1. Parmi ses avantages, on peut souligner la possibilité de fabriquer des pièces complexes en une seule fois, en utilisant une quantité optimale de matière2. Parmi les différents types de procédés de FA pour les métaux, certains des plus importants sont basés sur la fusion sur lit de poudre : la fusion laser sur lit de poudre (LPBF) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM)3.

Dans LPBF, une couche de poudre d’une épaisseur donnée est déposée sur les couches préalablement fondues. Par la suite, la couche est fondue et fusionnée aux couches préalablement fondues à l'aide d'un laser3 caractérisé par plusieurs paramètres, tels que la puissance, la vitesse, le diamètre du faisceau, la longueur d'onde ou le mode d'émission. Une sélection optimale des paramètres du procédé peut contribuer à réduire la porosité de la structure finale, améliorant ainsi les propriétés mécaniques de la pièce4. De nombreuses options de numérisation sont proposées dans les machines LPBF commerciales, la plus utilisée étant probablement la stratégie de hachure5. Lors de l'éclosion, le laser se déplace généralement à une vitesse donnée le long de lignes parallèles, dont la direction est appelée direction de balayage (SD). La distance qui les sépare est appelée espacement des hachures et la direction perpendiculaire aux sections de dépôt est appelée direction de construction (BD). La rotation des SD sur des couches successives est une stratégie courante, où la rotation de 67° (angle de hachure) a été proposée pour maximiser le nombre de couches avec des SD différents6. Les machines LPBF commerciales proposent également différents types de modes d'émission laser, comme mentionné précédemment. Selon le mode d'émission laser, les lasers peuvent être une émission à onde continue (CW) ou une émission à onde pulsée (PW). Les lasers à émission CW émettent un rayonnement continu et d'intensité constante, tandis que les lasers à émission PW émettent des impulsions lumineuses régulièrement espacées et très courtes. En raison de leur caractère continu, les lasers à émission CW créent des bassins de fusion allongés (MP), appelés pistes. En revanche, les lasers à émission PW conduisent à des groupes de MP superposables les uns aux autres. Les paramètres du mode d'émission PW sont : la distance du point (distance entre les MP adjacents), le temps d'exposition (temps pendant lequel le laser est arrêté à un point donné, alors qu'il est allumé) et le délai de saut (temps pendant lequel le laser est éteint lors du déplacement vers le point cible). point suivant). Pour des temps d'exposition courts et des délais de saut longs, les lasers à émission PW sont censés conduire à des taux de solidification plus rapides et éviter l'échauffement, ce qui minimise la distorsion thermique7.