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Characterization of alloys for a new generation of metals for additive manufacturing by Near-Field Ptychographic Tomography

da Silva, Julio Cesar und Barriobero Vila, Pere und Bugelnig, Katrin und Hecht, Ulrike und Gussone, Joachim und Cloetens, Peter und Sket, Federico und Haubrich, Jan und Requena, Guillermo (2019) Characterization of alloys for a new generation of metals for additive manufacturing by Near-Field Ptychographic Tomography. UDM3: Exploiting coherent X-rays at ESRF, 2019-02-06, Grenoble, Frankreich.

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Offizielle URL: https://www.esrf.eu/fr/home/events/conferences/2019/user-meeting-2019/Microsymposia/UDM3.html

Kurzfassung

Additive manufacturing (AM) represents a change of paradigm across multiple industries such as the aerospace, biomedical and automotive sectors. One of its key strengths is the fabrication of components with complex geometries providing inner channels for cooling fluids or bionic load-optimized structures of minimal weight not achievable by conventional production methods. Nevertheless, current alloys for AM are based on conventional compositions, which results in complex and costly process chains[1]. It is therefore essential to create new metals tailored to exploit the unique metallurgical conditions of AM. We are currently developing two novel high strength alloys with ultrafine eutectic microstructure: a titanium-rich Ti-32.5wt%Fe-(Sn,Nb) and an iron-rich Fe-15wt%Ti-(Nb,Zr) alloys. This is the first attempt to produce ultrafine Ti- and Fe-based eutectics by AM. To characterize such ultrafine microstructures, one needs a very high resolution imaging technique that does not require slicing the sample and enables imaging relatively bulky samples. The emerging variant of ptychographic-tomography in synchrotrons, the Near-Field X-ray X-ray Computed Ptychography (NF-PXCT)[2], is capable to image the samples in 3D with a relatively large field-of-view and high resolution. We present here the results of the characterization of the ultra-fine structure of Ti-32.5wt%Fe produced by selective laser melting using high-energy NF-PXCT, which was performed at ID16A beamline[3,4] of the ESRF. NF-PXCT takes full advantage of the X-ray transverse coherence and nanofocus at beamline to provide 3D image of unprecedented resolution and contrast sensitivity of the structure of the alloys. The fine details were imaged down to a resolution of ~30 nm with a voxel size of 15 nm. This paves the way for the new characterization methods of the eutectic metallic mixtures with nanometric resolution by X-rays. The results help us to understand the dynamics of melting and the velocity of the solidification front during AM. These alloys will constitute a new generation of high strength metallic/intermetallic structural materials and will enable novel technological developments in automotive, aero-engine and tooling areas. References [1] - F.H. Froes et al., Advanced Materials Research 1019, 19 (2014). [2] - Stockmar et al., Optics Express 23, 12720 (2015). [3] - J.C. da Silva et al., SPIE proc. 10389, 103890F (2017). [4] - J.C. da Silva et al., Optica 4, 492 (2017).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130542/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Characterization of alloys for a new generation of metals for additive manufacturing by Near-Field Ptychographic Tomography
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
da Silva, Julio Cesarjdasilva (at) esrf.frhttps://orcid.org/0000-0001-8035-0550NICHT SPEZIFIZIERT
Barriobero Vila, PerePere.BarrioberoVila (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bugelnig, KatrinKatrin.Bugelnig (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hecht, UlrikeACCESS eV, AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gussone, JoachimJoachim.Gussone (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cloetens, PeterESRF GrenobleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sket, FedericoIMDEA Materials InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haubrich, JanJan.Haubrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5748-2755NICHT SPEZIFIZIERT
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:3D-Druck
Veranstaltungstitel:UDM3: Exploiting coherent X-rays at ESRF
Veranstaltungsort:Grenoble, Frankreich
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsdatum:6 Februar 2019
Veranstalter :ESRF
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Hinterlegt von: Haubrich, Jan
Hinterlegt am:14 Nov 2019 17:38
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:34

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