Istraživački tim Nacionalnog instituta za materijale u Japanu (NIMS) postigao je značajan napredak u proizvodnji čelika otpornog na toplotu korišćenjem tehnike laserske fuzije u sloju praha (LPBF), koja je oblik metalnog 3D štampanja. Tim je podvrgao proizvedene uzorke testiranju puzanja do 10.000 sati, sa rezultatima koji pokazuju da LPBF značajno produžava vek puzanja u poređenju sa tradicionalnim metodama obrade. Rezultati su objavljeni u časopisu Proizvodnja aditiva.
LPBF je proces u kojem se metalni prah selektivno topi i učvršćuje laserom kako bi se izgradio čvrst metalni sloj. Ova tehnologija omogućava proizvodnju složenijih oblika u poređenju sa tradicionalnim proizvodnim metodama, ali je do sada bilo potrebno sprovesti adekvatna ispitivanja kako bi se procenila sigurnost ovih proizvoda na visokim temperaturama i pod visokim pritiscima.
Istraživači su koristili feritni čelik otpornog na toplotu (modifikovani 9Cr-1Mo čelik), koji se često koristi u termoelektranama. Uzorci su testirani na 650°C pod pritiskom od 100 MPa tokom 10.000 sati (oko godinu i dva meseca). Dok su konvencionalni uzorci pukli nakon 400 do 800 sati, LPBF uzorci su nastavili da se testiraju i nakon 10.000 sati, sa najmanje desetostruko dužim vekom puzanja u odnosu na tradicionalno termički obrađene uzorke.
Razlika u mikrostrukturi između LPBF i konvencionalnog čelika je ključna. Dok konvencionalni čelik formira kaljenu martenzitnu mikrostrukturu, čelik proizveden pomoću LPBF-a razvija mikrostrukturu zasnovanu na δ-feritu, koja se formira zahvaljujući ekstremno brzom hlađenju (do 1.000.000°C u sekundi), što je verovatno glavni faktor koji doprinosi njegovoj dugotrajnoj otpornosti na puzanje.
Tim nastavlja da testira uzorke LPBF čelika u cilju da postigne procenu lomne čvrstoće puzanja od 100.000 sati, što je potrebno za određivanje dozvoljenog zateznog napona u termoelektranama. Istraživači takođe planiraju da sprovedu slična testiranja na drugim materijalima otpornim na toplotu proizvedenim putem LPBF-a, kako bi proširili svoje nalaze i podržali šire usvajanje ove tehnologije, kao i razvoj industrijskih standarda.
