Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 5/2021

03.03.2021 | Original Research Article

Selective Laser Melting of Maraging Steels Using Recycled Powders: A Comprehensive Microstructural and Mechanical Investigation

verfasst von: Haokun Sun, Xin Chu, Zhiying Liu, Azimi Gisele, Yu Zou

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 5/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Selective laser melting (SLM) is an additive manufacturing (AM) technique designed to use a high energy density laser to fuse metallic powders for producing three-dimensional parts. So far, most studies of SLM have been focused on using virgin metal powders. There are few comprehensive studies on the microstructure and mechanical properties of SLM-produced parts using recycled powders, especially for maraging steels. In this study, we employ recycled steel powder (reused after 113 building cycles) in the SLM process to print multiple shaped components and systematically characterize the microstructure and mechanical properties (indentation, tensile, and Charpy testing). Our results show that maraging steel produced with recycled powder exhibit the nearly identical microstructure and mechanical properties (940 MPa yield strength, 1127 MPa ultimate tensile strength, 11 pct elongation, and 47.5 J room temperature impact fracture energy) to those produced using virgin powders. This study provides a useful generic guide towards using recycled metal powders in the SLM processing, promoting an economic solution to industrial productions.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat E. I. Galindo-Nava, W. M. Rainforth and P. E. J. Rivera-Díaz-del-Castillo: Acta Mater., 2016, vol. 117, pp. 270-85.CrossRef E. I. Galindo-Nava, W. M. Rainforth and P. E. J. Rivera-Díaz-del-Castillo: Acta Mater., 2016, vol. 117, pp. 270-85.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat S. J. Midea: Heat Treat. Incl. Steel Heat Treat. New Millennium (ASM International, New York, 2000). S. J. Midea: Heat Treat. Incl. Steel Heat Treat. New Millennium (ASM International, New York, 2000).
3.
Zurück zum Zitat M. K. El-Fawkhry, M. Eissa, A. Fathy and T. Mattar: Mater. Today: Proc., 2015, vol. 2, pp. S711-S14.CrossRef M. K. El-Fawkhry, M. Eissa, A. Fathy and T. Mattar: Mater. Today: Proc., 2015, vol. 2, pp. S711-S14.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat P. R. Sakai, M. S. F. Lima, L. Fanton, C. V. Gomes, S. Lombardo, D. F. Silva and A. J. Abdalla: Procedia Eng., 2015, vol. 114, pp. 291-97.CrossRef P. R. Sakai, M. S. F. Lima, L. Fanton, C. V. Gomes, S. Lombardo, D. F. Silva and A. J. Abdalla: Procedia Eng., 2015, vol. 114, pp. 291-97.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat T. Bhardwaj and M. Shukla: Mater. Today: Proc., 2019, vol. 18, pp. 3842-48.CrossRef T. Bhardwaj and M. Shukla: Mater. Today: Proc., 2019, vol. 18, pp. 3842-48.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat C.-C. Kuo and Z.-F. Jiang: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2019, vol. 104, pp. 4169-81.CrossRef C.-C. Kuo and Z.-F. Jiang: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2019, vol. 104, pp. 4169-81.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat A. Fortunato, A. Lulaj, S. Melkote, E. Liverani, A. Ascari and D. Umbrello: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2017, vol. 94, pp. 1895-902.CrossRef A. Fortunato, A. Lulaj, S. Melkote, E. Liverani, A. Ascari and D. Umbrello: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2017, vol. 94, pp. 1895-902.CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat C. Emmelmann, J. Kranz, D. Herzog and E. Wycisk: Laser Technol. Biomim.: Basics App., 2013, pp 143-62. C. Emmelmann, J. Kranz, D. Herzog and E. Wycisk: Laser Technol. Biomim.: Basics App., 2013, pp 143-62.
10.
Zurück zum Zitat H. Asgari, C. Baxter, K. Hosseinkhani and M. Mohammadi: J. Mater. Sci. Eng. A, 2017, vol. 707, pp. 148-58.CrossRef H. Asgari, C. Baxter, K. Hosseinkhani and M. Mohammadi: J. Mater. Sci. Eng. A, 2017, vol. 707, pp. 148-58.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Baumers, P. Dickens, C. Tuck and R. Hague: Technol. Forecast. Soc. Change, 2016, vol. 102, pp. 193-201.CrossRef M. Baumers, P. Dickens, C. Tuck and R. Hague: Technol. Forecast. Soc. Change, 2016, vol. 102, pp. 193-201.CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat L. C. Ardila, F. Garciandia, J. B. González-Díaz, P. Álvarez, A. Echeverria, M. M. Petite, R. Deffley and J. Ochoa: Phys. Procedia, 2014, vol. 56, pp. 99-107.CrossRef L. C. Ardila, F. Garciandia, J. B. González-Díaz, P. Álvarez, A. Echeverria, M. M. Petite, R. Deffley and J. Ochoa: Phys. Procedia, 2014, vol. 56, pp. 99-107.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat S. Dehgahi, M. H. Ghoncheh, A. Hadadzadeh, M. Sanjari, B. S. Amirkhiz and M. Mohammadi: Mater. Des., 2020, vol. 194, art. no. 108965.CrossRef S. Dehgahi, M. H. Ghoncheh, A. Hadadzadeh, M. Sanjari, B. S. Amirkhiz and M. Mohammadi: Mater. Des., 2020, vol. 194, art. no. 108965.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J. A. Slotwinski, E. J. Garboczi, P. E. Stutzman, C. F. Ferraris, S. S. Watson and M. A. Peltz: J Res Natl Inst Stand Technol, 2014, vol. 119, pp. 460-93.CrossRef J. A. Slotwinski, E. J. Garboczi, P. E. Stutzman, C. F. Ferraris, S. S. Watson and M. A. Peltz: J Res Natl Inst Stand Technol, 2014, vol. 119, pp. 460-93.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat A. Strondl, O. Lyckfeldt, H. Brodin and U. Ackelid: JOM, 2015, vol. 67, pp. 549-54.CrossRef A. Strondl, O. Lyckfeldt, H. Brodin and U. Ackelid: JOM, 2015, vol. 67, pp. 549-54.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat P. Quinn, S. O’Halloran, J. Lawlor and R. Raghavendra: Adv. Mater. Process. Technol., 2019, vol. 5, pp. 348-59. P. Quinn, S. O’Halloran, J. Lawlor and R. Raghavendra: Adv. Mater. Process. Technol., 2019, vol. 5, pp. 348-59.
18.
Zurück zum Zitat Y. Sun, M. Aindow and R. J. Hebert: Mater. High Temp., 2017, vol. 35, pp. 217-24.CrossRef Y. Sun, M. Aindow and R. J. Hebert: Mater. High Temp., 2017, vol. 35, pp. 217-24.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat V. V. Popov, A. Katz-Demyanetz, A. Garkun and M. Bamberger: Addit. Manuf., 2018, vol. 22, pp. 834-43. V. V. Popov, A. Katz-Demyanetz, A. Garkun and M. Bamberger: Addit. Manuf., 2018, vol. 22, pp. 834-43.
20.
Zurück zum Zitat A. H. Maamoun, M. Elbestawi, G. K. Dosbaeva and S. C. Veldhuis: Addit. Manuf., 2018, vol. 21, pp. 234-47. A. H. Maamoun, M. Elbestawi, G. K. Dosbaeva and S. C. Veldhuis: Addit. Manuf., 2018, vol. 21, pp. 234-47.
21.
Zurück zum Zitat A. Saboori, A. Aversa, F. Bosio, E. Bassini, E. Librera, M. De Chirico, S. Biamino, D. Ugues, P. Fino and M. Lombardi: J. Mater. Sci. Eng. A, 2019, vol. 766, art. no. 138360.CrossRef A. Saboori, A. Aversa, F. Bosio, E. Bassini, E. Librera, M. De Chirico, S. Biamino, D. Ugues, P. Fino and M. Lombardi: J. Mater. Sci. Eng. A, 2019, vol. 766, art. no. 138360.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat P. E. Carrion, A. Soltani-Tehrani, N. Phan and N. Shamsaei: JOM, 2018, vol. 71, pp. 963-73.CrossRef P. E. Carrion, A. Soltani-Tehrani, N. Phan and N. Shamsaei: JOM, 2018, vol. 71, pp. 963-73.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat J. Suryawanshi, K. G. Prashanth and U. Ramamurty: J. Alloys Compd., 2017, vol. 725, pp. 355-64.CrossRef J. Suryawanshi, K. G. Prashanth and U. Ramamurty: J. Alloys Compd., 2017, vol. 725, pp. 355-64.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat K. Kempen, E. Yasa, L. Thijs, J. P. Kruth and J. Van Humbeeck: Phys. Procedia (2011) , vol. 12, pp. 255-63.CrossRef K. Kempen, E. Yasa, L. Thijs, J. P. Kruth and J. Van Humbeeck: Phys. Procedia (2011) , vol. 12, pp. 255-63.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat National Research Council: Accelerated Aging of Materials and Structures: The Effects of Long-Term Elevated-Temperature Exposure, The National Academies Press, Washington, DC, 1996, pp. 7-10. National Research Council: Accelerated Aging of Materials and Structures: The Effects of Long-Term Elevated-Temperature Exposure, The National Academies Press, Washington, DC, 1996, pp. 7-10.
26.
Zurück zum Zitat A. N. D. Gasper, B. Szost, X. Wang, D. Johns, S. Sharma, A. T. Clare and I. A. Ashcroft: Addit. Manuf., 2018, vol. 24, pp. 446-56. A. N. D. Gasper, B. Szost, X. Wang, D. Johns, S. Sharma, A. T. Clare and I. A. Ashcroft: Addit. Manuf., 2018, vol. 24, pp. 446-56.
27.
Zurück zum Zitat S. D. Meshram, G. M. Reddy and S. Pandey: Mater. Des., 2013, vol. 49, pp. 58-64.CrossRef S. D. Meshram, G. M. Reddy and S. Pandey: Mater. Des., 2013, vol. 49, pp. 58-64.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat E. A. Jägle, Z. Sheng, P. Kürnsteiner, S. Ocylok, A. Weisheit and D. Raabe: Mater., 2017, vol. 10, art. no. 8.CrossRef E. A. Jägle, Z. Sheng, P. Kürnsteiner, S. Ocylok, A. Weisheit and D. Raabe: Mater., 2017, vol. 10, art. no. 8.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat E. A. Jägle, P. Choi, J. Van Humbeeck and D. Raabe: J. Mater. Res., 2014, vol. 29, pp. 2072-79.CrossRef E. A. Jägle, P. Choi, J. Van Humbeeck and D. Raabe: J. Mater. Res., 2014, vol. 29, pp. 2072-79.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat C. Tan, K. Zhou, M. Kuang, W. Ma and T. Kuang: Sci. Technol. Adv. Mater., 2018, vol. 19, pp. 746-58.CrossRef C. Tan, K. Zhou, M. Kuang, W. Ma and T. Kuang: Sci. Technol. Adv. Mater., 2018, vol. 19, pp. 746-58.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat J. Zhang, B. Song, Q. Wei, D. Bourell and Y. Shi: J. Mater. Sci. Technol., 2019, vol. 35, pp. 270-84.CrossRef J. Zhang, B. Song, Q. Wei, D. Bourell and Y. Shi: J. Mater. Sci. Technol., 2019, vol. 35, pp. 270-84.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat P. Kürnsteiner, M. B. Wilms, A. Weisheit, P. Barriobero-Vila, E. A. Jägle and D. Raabe: Acta Mater., 2017, vol. 129, pp. 52-60.CrossRef P. Kürnsteiner, M. B. Wilms, A. Weisheit, P. Barriobero-Vila, E. A. Jägle and D. Raabe: Acta Mater., 2017, vol. 129, pp. 52-60.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat L. Kučerová, I. Zetková, A. Jandová and M. Bystrianský: J. Mater. Sci. Eng. A, 2019, vol. 750, pp. 70-80.CrossRef L. Kučerová, I. Zetková, A. Jandová and M. Bystrianský: J. Mater. Sci. Eng. A, 2019, vol. 750, pp. 70-80.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat J. Mutua, S. Nakata, T. Onda and Z.-C. Chen: Mater. Des., 2018, vol. 139, pp. 486-97.CrossRef J. Mutua, S. Nakata, T. Onda and Z.-C. Chen: Mater. Des., 2018, vol. 139, pp. 486-97.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat R. Casati, J. Lemke, A. Tuissi and M. Vedani: J. Met., 2016, vol. 6, art. no. 218. R. Casati, J. Lemke, A. Tuissi and M. Vedani: J. Met., 2016, vol. 6, art. no. 218.
36.
Zurück zum Zitat M.-Y. Seok, I.-C. Choi, J. Moon, S. Kim, U. Ramamurty and J.-i. Jang: Scr. Mater., 2014, vol. 87, pp. 49-52.CrossRef M.-Y. Seok, I.-C. Choi, J. Moon, S. Kim, U. Ramamurty and J.-i. Jang: Scr. Mater., 2014, vol. 87, pp. 49-52.CrossRef
37.
Zurück zum Zitat B. Mooney and K. Kourousis: J. Met., 2020, vol. 10, art. no. 1273. B. Mooney and K. Kourousis: J. Met., 2020, vol. 10, art. no. 1273.
38.
Zurück zum Zitat C. Tan, K. Zhou, W. Ma, P. Zhang, M. Liu and T. Kuang: Mater. Des., 2017, vol. 134, pp. 23-34.CrossRef C. Tan, K. Zhou, W. Ma, P. Zhang, M. Liu and T. Kuang: Mater. Des., 2017, vol. 134, pp. 23-34.CrossRef
39.
Zurück zum Zitat T. Hermann Becker and D. Dimitrov: Rapid Prototyp. J., 2016, vol. 22, pp. 487-94.CrossRef T. Hermann Becker and D. Dimitrov: Rapid Prototyp. J., 2016, vol. 22, pp. 487-94.CrossRef
40.
Zurück zum Zitat L. Mugwagwa, I. Yadroitsev, and S. Matope: J. Met., 2019, vol. 9, art. no. 1042. L. Mugwagwa, I. Yadroitsev, and S. Matope: J. Met., 2019, vol. 9, art. no. 1042.
41.
Zurück zum Zitat B. Zhang, S. Liu and Y. C. Shin: Addit. Manuf., 2019, vol. 28, pp. 497-505. B. Zhang, S. Liu and Y. C. Shin: Addit. Manuf., 2019, vol. 28, pp. 497-505.
42.
43.
Zurück zum Zitat B. Liu, B.-Q. Li and Z. Li: Results Phys., 2019, vol. 12, pp. 982-88.CrossRef B. Liu, B.-Q. Li and Z. Li: Results Phys., 2019, vol. 12, pp. 982-88.CrossRef
44.
Zurück zum Zitat S. Lu, H. Fujii and K. Nogi: J. Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 380, pp. 290-97.CrossRef S. Lu, H. Fujii and K. Nogi: J. Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 380, pp. 290-97.CrossRef
45.
Zurück zum Zitat K. C. Mills, B. J. Keene, R. F. Brooks, A. Shirali: Philos. Trans. R. Soc. A, 1998, vol. 356, pp. 911-25.CrossRef K. C. Mills, B. J. Keene, R. F. Brooks, A. Shirali: Philos. Trans. R. Soc. A, 1998, vol. 356, pp. 911-25.CrossRef
46.
Zurück zum Zitat L. Thijis, J. V. Humbeeck, K. Kempen, E. Yasa, J. P. Kruth and M. Rombouts: Innovative Dev. in Virtual Phys. Prototyping, ed. P. J. Bartolo (CRC Press: Portugal, 2011), pp. 297–304. L. Thijis, J. V. Humbeeck, K. Kempen, E. Yasa, J. P. Kruth and M. Rombouts: Innovative Dev. in Virtual Phys. Prototyping, ed. P. J. Bartolo (CRC Press: Portugal, 2011), pp. 297–304.
47.
Zurück zum Zitat M. Masoumi, I. F. de Barros, L. F. G. Herculano, H. L. F. Coelho and H. F. G. de Abreu: Mater. Charact., 2016, vol. 120, pp. 203-09.CrossRef M. Masoumi, I. F. de Barros, L. F. G. Herculano, H. L. F. Coelho and H. F. G. de Abreu: Mater. Charact., 2016, vol. 120, pp. 203-09.CrossRef
48.
Zurück zum Zitat A. Gupta, S. Goyal, K. A. Padmanabhan and A. K. Singh: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2014, vol. 77, pp. 565-72.CrossRef A. Gupta, S. Goyal, K. A. Padmanabhan and A. K. Singh: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2014, vol. 77, pp. 565-72.CrossRef
49.
Zurück zum Zitat S. K. Dhua, A. Ray, S. K. Sen, M. S. Prasad, M. K. B and S. Jha: J. Mater. Eng. Perform., 2000, vol. 9, pp. 700-09. S. K. Dhua, A. Ray, S. K. Sen, M. S. Prasad, M. K. B and S. Jha: J. Mater. Eng. Perform., 2000, vol. 9, pp. 700-09.
50.
Zurück zum Zitat Y. Murakami: JSME Int. J., 1989, vol. 32, pp. 167-80. Y. Murakami: JSME Int. J., 1989, vol. 32, pp. 167-80.
51.
Zurück zum Zitat Y. Murakami and H. Usuki: Int. J. Fatigue, 1989, vol. 11, pp. 299-307.CrossRef Y. Murakami and H. Usuki: Int. J. Fatigue, 1989, vol. 11, pp. 299-307.CrossRef
52.
Zurück zum Zitat E. Sadeghi, P. Karimi, N. Israelsson, J. Shipley, T. Mansson and T. Hansson: Addit. Manuf., 2020, vol. 36, art. no. 101670. E. Sadeghi, P. Karimi, N. Israelsson, J. Shipley, T. Mansson and T. Hansson: Addit. Manuf., 2020, vol. 36, art. no. 101670.
53.
Zurück zum Zitat A. Soltani-Tehrani, J. Pegues and N. Shamsaei: Addit. Manuf., vol. 36, 2020, art. no. 101398. A. Soltani-Tehrani, J. Pegues and N. Shamsaei: Addit. Manuf., vol. 36, 2020, art. no. 101398.
54.
Zurück zum Zitat P. E. Carrion, A. Soltani-Tehrani, N. Phan and N. Shamsaei: JOM, vol.71, 2019, pp. 963–73.CrossRef P. E. Carrion, A. Soltani-Tehrani, N. Phan and N. Shamsaei: JOM, vol.71, 2019, pp. 963–73.CrossRef
55.
Zurück zum Zitat A. T. Sutton, C. S. Kriewall, S. Karnati, M. C. Leu and J. W. Newkirk: Addit. Manuf., 2020, vol. 32, art. no. 100981. A. T. Sutton, C. S. Kriewall, S. Karnati, M. C. Leu and J. W. Newkirk: Addit. Manuf., 2020, vol. 32, art. no. 100981.
56.
Zurück zum Zitat N. E. Gorji, R. O’Connor, A. Mussatto, M. Snelgrove, P. G. M. González and D. Brabazon: Materialia, 2019, vol. 8, art. no. 100489.CrossRef N. E. Gorji, R. O’Connor, A. Mussatto, M. Snelgrove, P. G. M. González and D. Brabazon: Materialia, 2019, vol. 8, art. no. 100489.CrossRef
Metadaten
Titel
Selective Laser Melting of Maraging Steels Using Recycled Powders: A Comprehensive Microstructural and Mechanical Investigation
verfasst von
Haokun Sun
Xin Chu
Zhiying Liu
Azimi Gisele
Yu Zou
Publikationsdatum
03.03.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 5/2021
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-021-06180-1

Weitere Artikel der Ausgabe 5/2021

Metallurgical and Materials Transactions A 5/2021 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.