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On the origin of the strain hardening mechanisms of Ni20Cr alloy manufactured by laser powder bed fusion
International Journal of Plasticity ( IF 9.4 ) Pub Date : 2023-04-15 , DOI: 10.1016/j.ijplas.2023.103610
Shubham Sanjay Joshi , Clément Keller , Lydie Mas , Williams Lefebvre , Eric Hug , Jean-Philippe Couzinie

Additively Manufactured (AM) metallic alloys differ from their conventionally produced counterparts by complex multi-scaled microstructures leading to deeply modified mechanical behavior. The characterization of these new links between microstructure and mechanical properties is of first importance. Nevertheless, many alloys produced by Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process exhibit multi-phase microstructures which makes difficult the understanding of these links. In this article, we aimed at simplifying this complexity by investigating the basic strain hardening mechanisms of AM (LPBF) alloys of a theoretically monophasic Ni20Cr alloy manufactured by laser powder bed fusion. Based on the analysis of the microstructure and the tensile mechanical behavior including loading-unloading-relaxation tests, a comparison with conventionally manufactured Ni20Cr alloy is performed. First, an increase in yield stress for the LPBF samples is observed due to both effective stress and backstress modification. Second, the strain hardening mechanisms are modified for LPBF manufactured samples compared to cast ones. Kocks-Mecking model is then employed to reproduce the tensile curves and better analyze the strain hardening mechanisms. Results are discussed in terms of specific LPBF microstructure feature contributions to stress and strain hardening. We reveal that dislocation cells associated to dendrites are proved to be responsible for about 50% of the improved yield stress of LPBF material and seem to control the dislocation production, forest interactions being inoperative for those materials.



中文翻译:

激光粉末床熔化Ni20Cr合金应变硬化机制的起源

增材制造 (AM) 金属合金不同于传统生产的金属合金,其复杂的多尺度微观结构导致了深度改变的机械行为。表征微观结构和机械性能之间的这些新联系是最重要的。然而,许多通过激光粉末床熔合 (LPBF) 工艺生产的合金呈现出多相微观结构,这使得理解这些联系变得困难。在本文中,我们旨在通过研究由激光粉末床熔化制造的理论上单相 Ni20Cr 合金的增材制造 (LPBF) 合金的基本应变硬化机制来简化这种复杂性。基于微观结构分析和拉伸力学行为,包括加载-卸载-松弛测试,与传统制造的 Ni20Cr 合金进行了比较。首先,由于有效应力和背应力修改,观察到 LPBF 样品的屈服应力增加。其次,与铸造样品相比,LPBF 制造样品的应变硬化机制有所改进。然后采用 Kocks-Mecking 模型重现拉伸曲线并更好地分析应变硬化机制。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。由于有效应力和背应力修改,观察到 LPBF 样品的屈服应力增加。其次,与铸造样品相比,LPBF 制造样品的应变硬化机制有所改进。然后采用 Kocks-Mecking 模型重现拉伸曲线并更好地分析应变硬化机制。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。由于有效应力和背应力修改,观察到 LPBF 样品的屈服应力增加。其次,与铸造样品相比,LPBF 制造样品的应变硬化机制有所改进。然后采用 Kocks-Mecking 模型重现拉伸曲线并更好地分析应变硬化机制。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。与铸造样品相比,LPBF 制造样品的应变硬化机制有所改进。然后采用 Kocks-Mecking 模型重现拉伸曲线并更好地分析应变硬化机制。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。与铸造样品相比,LPBF 制造样品的应变硬化机制有所改进。然后采用 Kocks-Mecking 模型重现拉伸曲线并更好地分析应变硬化机制。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。结果根据特定 LPBF 微观结构特征对应力和应变硬化的贡献进行了讨论。我们发现,与树突相关的位错细胞被证明是 LPBF 材料屈服应力提高的约 50% 的原因,并且似乎控制了位错的产生,森林相互作用对这些材料不起作用。

更新日期:2023-04-15
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