Forschungsstand von 316L-Edelstahlpulverzusätzen für die Kernenergie
Jun 12, 2023
Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Kernenergieindustrie ist die Konstruktion einiger Kernenergieanlagen präziser und komplexer geworden. Wenn für die Herstellung dieser Kernenergieausrüstung traditionelle Fertigungstechniken verwendet werden, gibt es Probleme mit langen Produktionszyklen und mehreren Herstellungsprozessen. Durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren kann jedoch eine effiziente Produktion von Geräten mit komplexen und präzisen Strukturen erreicht werden.
Edelstahl weist eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit, mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit auf und wird daher häufig im Bereich der Kernenergie eingesetzt. Insbesondere nach dem Fukushima-Unfall wurde rostfreier Stahl (z. B. ferritischer Edelstahl FeCrAl, 316Ti und austenitischer 15-15Ti-Edelstahl) als eine der Hauptforschungs- und Entwicklungsrichtungen für unfallresistente Kraftstoffmaterialien (ATF) für Leichtmetalle ausgewählt Wasserreaktoren. Darüber hinaus weisen Edelstahlmaterialien eine gute Schweißleistung auf, sodass durch den Einsatz der additiven Fertigungstechnologie eine gute metallurgische Bindung und Umformung erreicht werden kann. Die Einführung der additiven Fertigungstechnologie im Bereich der Kernenergie wird sich positiv auf die Entwicklung und Anwendung unfallsicherer Brennstoffmaterialien auswirken.
Das Forschungsteam des China Nuclear Power Research and Design Institute hat in „Precision Forming Engineering“ einen Artikel mit dem Titel „Forschungsstatus der additiven Fertigung von 316L-Edelstahlpulver für die Kernenergie“ veröffentlicht, in dem die Mikrostruktur und die Eigenschaften früherer Formteile aus 316L-Edelstahl für die additive Fertigung aufgezeigt werden und nach der Bestrahlung sowie die Indikatoranforderungen von 316L-Edelstahl für die Kernenergie.
Die additive Fertigungstechnologie ist ein fortschrittlicher Herstellungsprozess, der keine Formen erfordert und nahezu endgeformt ist. Edelstahl ist ein weit verbreitetes Konstruktionsmaterial in der Kernenergieindustrie. Die Einführung der additiven Fertigung für Strukturbauteile aus Edelstahl wird die Entwicklung der additiven Fertigungstechnologie weiter vorantreiben und kann auch revolutionäre Veränderungen in der Nuklearindustrie mit sich bringen. Am Beispiel des in der Kernenergie verwendeten Edelstahls 316L wird der Forschungsstand der additiven Fertigung von Edelstahlpulver systematisch erarbeitet, einschließlich des aktuellen Stands des Pulvervorbereitungsprozesses, des Umformprozesses der additiven Fertigung und des Forschungsstands der Mikrostruktur und Eigenschaften geformter Teile .
Derzeit ist der Herstellungsprozess von 316L-Edelstahlpulver für die additive Fertigung hauptsächlich ein Zerstäubungsverfahren, und die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Pulvers werden durch die Parameter des Pulverherstellungsprozesses beeinflusst. Unter den additiven Fertigungstechnologien zum Laser-Pulverbettschmelzen, der selektiven Elektronenstrahlschmelztechnologie und der additiven Plasma-Fertigungstechnologie ist die Anwendung des additiven Fertigungsverfahrens zum Laser-Pulverbettschmelzen von Edelstahl besonders weit verbreitet.
Die Mikrostruktur und die Eigenschaften des durch additive Fertigung hergestellten Edelstahls 316L weisen Anisotropie auf, die Anisotropie kann jedoch durch Nachbearbeitungstechniken in der additiven Fertigung beseitigt werden. Die am häufigsten verwendete Nachbehandlungstechnologie in der additiven Fertigung ist die Wärmebehandlung. Im Vergleich zu geschmiedetem 316L-Edelstahl sind die mechanischen Eigenschaften und Bestrahlungseigenschaften von 316L-Edelstahl, der durch Additivbehandlung durch heißisostatisches Pressen hergestellt wird, besser. Derzeit befindet sich die additive Fertigungstechnologie für nuklearen Edelstahl noch im Anfangsstadium, und in Zukunft sollte dem Umformmechanismus der additiven Fertigung und der Neutronenbestrahlungsleistung geformter Materialien Aufmerksamkeit geschenkt werden.
