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  5. Towards enhancing ODS composites in laser powder bed fusion: Investigating the incorporation of laser-generated zirconia nanoparticles in a model iron–chromium alloy
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Towards enhancing ODS composites in laser powder bed fusion: Investigating the incorporation of laser-generated zirconia nanoparticles in a model iron–chromium alloy

File(s)
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Hauptpublikation
s43578-023-01267-4.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.64 MB
TUDa URI
tuda/12644
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-285861
DOI
10.26083/tuprints-00028586
Autor:innen
Goßling, Mareen
Rittinghaus, Silja-Katharina
Bharech, Somnath ORCID 0000-0002-9759-2879
Yang, Yangyiwei ORCID 0000-0001-5505-7117
Wilms, Markus B.
Becker, Louis
Weber, Sebastian
Xu, Bai-Xiang ORCID 0000-0001-5906-5341
Gökce, Bilal ORCID 0000-0001-6368-9659
Kurzbeschreibung (Abstract)

Oxide dispersion-strengthened (ODS) steel is a sought-after composite material known for its high demand in high-temperature and corrosive environments. Achieving the desired ODS steel properties requires specific conditions for the size and nanoparticles (NP) distribution in the printed part. Laser ablation in liquid (LAL) enables precise NP size adjustment. At the same time, the dynamic melt pool solidification in the Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) process complements this by creating favorable conditions for successful ODS processing. In this study, ZrO₂ NP with a small and narrow particle size distribution (d₅₀ = 3.8 nm; d₉₀ = 10 nm) is produced by LAL. Dielectrophoretic deposition achieves the homogeneous, deformation-free coating of the binary Fe20Cr (wt.-%) matrix powder with NP. PBF-LB/M printed parts out of the oxide-additivated powder exhibit a crack-free structure and a density of up to 98%. Expectedly, the metal matrix grain sizes and room temperature microhardness (~ 220 HV) are not affected by NP addition. NP tracing by 2D simulation indicates a homogeneous NP distribution and less than 10% NP to be agglomerated in the solidified part. Thus, a promising perspective for a complete laser-based process chain for generating and processing ODS alloys is outlined.

Freie Schlagworte

Additive manufacturin...

Powder bed fusion

ODS steel

Laser ablation in liq...

Numerical simulation

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Mechanik Funktionaler Materialien
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Journal of Materials Research
Startseite
774
Endseite
788
Jahrgang der Zeitschrift
39
Heftnummer der Zeitschrift
5
ISSN
2044-5326
Verlag
Springer
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1557/s43578-023-01267-4
PPN
54233383X

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