J. Musekamp and H. Hoche

Besonderheiten von additiv gefertigten Werkstoffen am Beispiel von Alloy 718 gegenüber etablierten Herstellungsverfahren

Specific Characteristics of Materials Produced by Additive Manufacturing as Compared to Those Produced by Established Manufacturing Methods taking the Example of Alloy 718

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Bei der Fertigung von additiven Metallbauteilen zeigen sich durch lokale Wärmeeinbringung und schnelle Abkühlraten im Schliffbild andere Gefüge als es von herkömmlichen Fertigungsverfahren, wie Gießen oder Schmieden, bekannt ist. Am Beispiel mittels pulverbettbasiertes Schmelzen Laser (Laser Powder Bed Fusion, Abk.: LPBF, Bezeichnung nach DIN EN ISO ASTM 52900 [1]) hergestellter Proben bzw. Bauteile des Werkstoffs Alloy 718 ist die beobachtbare, sehr geringe Porosität grob verteilt und beschränkt sich auf Gasporosität, die schon beim Verdüsungsprozess im Herstellungsprozess des Pulvers eingebracht wird. Die sich bildenden Ausscheidungen sind im Vergleich zum Gefüge herkömmlich hergestellten Alloy 718 sehr klein und können unter dem Lichtmikroskop nur mit einer hohen Vergrößerung sichtbar gemacht werden. Es bilden sich gleichmäßig verteilte, kreuzförmige γ”-Ausscheidungen. Die Kornstruktur bildet sich unabhängig von den für das LPBF-Verfahren typischen Aufschmelzzonen aus. An den Grenzflächen der Aufschmelzzonen sind einzelne dendritische Strukturen erkennbar. Die mittels LPBF gefertigten Proben zeigen unterschiedliche Kornstrukturen im Längs- und im Querschliff: Es ist feststellbar, dass die Körner in Aufbaurichtung gestreckt sind, was das anisotrope Verhalten der Werkstoffe im Zugversuch erklärt. Die Breite der Aufschmelzzonen und der Laserbahnabstand sind im Querschliff gut zu vermessen, während im Längsschliff die Tiefe der Aufschmelzzonen gut zu erkennen ist. Die mechanischen Eigenschaften liegen bereits im spannungsarmgeglühten Zustand im Bereich von gegossenem bzw. geschmiedetem Alloy 718.

Bibliographie
J. Musekamp and H. Hoche (2020). Specific Characteristics of Materials Produced by Additive Manufacturing as Compared to Those Produced by Established Manufacturing Methods taking the Example of Alloy 718. Practical Metallography: Vol. 57, No. 4, pp. 228-249.
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ISSN 0032-678X