Projektinitiativ #98: Materialegenskapers beroende av mikrostruktur hos additivt tillverkade högtemperaturkomponenter

Additiv tillverkning (AM) har öppnat unika möjligheter för framställning av komponenter för krävande högtemperaturtillämpningar som gasturbiner och utsatta motorkomponenter. Tekniken underlättar framställning av komplicerade geometrier och medger tillverkning av helt nya geometrier i en enda komponent, samt användning av högpresterande men svårbearbetade materialtyper vilka tidigare varit mycket svåra att nyttja. Det har också blivit möjligt att bygga på en befintlig komponent med en ny komplex struktur.

Rikard Norling presenterar initiativ #98 på programkonferensen Metalliska material 2017

Dessa möjligheter skapar förutsättningar för material- och designförändringar i gasturbiner och motorer som på ett unikt sätt förbättrar deras prestanda. Det kan exempelvis gälla utformingen av komplexa kylkanaler eller detaljer vars geometri är av stor betydelse för gasströmning. Påbyggnadsmöjligheten öppnar för konstruktion med olika material och tillverkningstekniker i en och samma komponent och för effektiva reparationer.

Additiv tillverkning ger upphov till en förändrad mikrostruktur för de legeringar som används till komponenter i gasturbiner och motorer. Materialegenskaperna hos dessa komponenter är i dag mycket starkt optimerade med avseende på kritiska egenskaper som krypstyrka, termomekanisk utmattningshållfasthet och korrosionsmotstånd, vilka är direkt beroende av mikrostrukturen och materialsammansättningen. Det har visats att synergistiska kopplingar mellan materialegenskaperna får stor betydelse för komponenters livslängd. Korrosionspåverkan skapar förändringar i sammansättningen och mikrostrukturen i områden nära begynnande utmattningssprickor. Detta leder till sänkt hållfasthet och accelererande spricktillväxt.

För att på bred front kunna realisera de unika fördelarna med additiv tillverkning av komponenter för gasturbiner och högt påkända motorkomponenter behövs en förståelse för hur viktiga materialegenskaper och synergistiska kopplingar mellan dem påverkas av den förändrade mikrostrukturen för olika material. Denna förståelse är kritisk för att kunna göra optimerade val mellan befintliga legeringar och på ett rationellt sätt kunna optimera deras processparametrar för additiv tillverkning. Den utgör också en viktig grund för att kunna ta fram modifierade eller nya legeringssammansättningar optimerade för additiv tillverkning med bibehållna eller förbättrade materialegenskaper. Detta projektinitiativ syftar till att generera denna essentiella förståelse med tonvikt på hur den synergistiska kopplingen mellan termo mekanisk utmattning och korrosion beror av mikrostrukturen vid additiv tillverkning.

Namn Rikard Norling
Organisation Swerea KIMAB