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Stress-induced damage evolution in cast AlSi12CuMgNi alloy with one- and two ceramic reinforcements
(2017)
Two composites, consisting of an as-cast AlSi12CuMgNi alloy reinforced with 15%vol. Al2O3 short fibres and with 7%vol. Al2O3 short fibres + 15%vol. SiC particles were studied. Synchrotron computed tomography disclosed distribution, orientation, and volume fraction of the different phases. In-situ compression tests during neutron diffraction in direction parallel to the fibres plane revealed the load partition between phases. Internal damage (fragmentation) of the Si phase and Al2O3 fibres was directly observed in CT reconstructions. Significant debonding between Al-matrix and SiC particles was also found. Finally, based on the Maxwell scheme, a micro-mechanical model was utilized for the new composite with two ceramic reinforcements; it rationalizes the experimental data, and predicts the evolution of all internal stress components in each phase.
Bei der additiven Fertigung können sich während des Prozesses aufgrund von hohen Aufheiz- und Abkühlraten Eigenspannungen ausbilden, die potentiell zu einem Verzug von Bauteilen führen und sich negativ auf das mechanische Verhalten auswirken. In dieser Studie wurden Ti-6Al-4V Proben durch Selektives Laserschmelzen mit verschiedenen Lasergeschwindigkeiten additiv gefertigt, um die Auswirkung der Laserenergiedichte auf den Eigenspannungszustand zu untersuchen. Die oberflächennahe Eigenspannungsanalysen wurden mittels energiedispersiver Synchrotronbeugung durchgeführt. Insgesamt wurden hohe Zugspannungen an den Seitenflächen der Proben gefunden. Es wurde festgestellt, dass je höher die Laserenergiedichte während der Fertigung ist, desto geringer fallen die Eigenspannungen aus. Eine nachträglich durchgeführte Wärmebehandlung führt zu einem vollständigen Abbau von Eigenspannungen.
Ti-6Al-4V bridges were additively fabricated by selective laser melting (SLM) under different scanning speed conditions, to compare the effect of process energy density on the residual stress state. Subsurface lattice strain characterization was conducted by means of synchrotron diffraction in energy dispersive mode. High tensile strain gradients were found at the frontal surface for samples in an as-built condition. The geometry of the samples promotes increasing strains towards the pillar of the bridges. We observed that the higher the laser energy density during fabrication, the lower the lattice strains. A relief of lattice strains takes place after heat treatment.