Surface Shot Peening Post-processing of Inconel 718 Alloy Parts Printed by Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing

Abstract

The shot peening (SP) post-processing was applied under different regimes to improve the surface characteristics of the nickel-based Inconel 718 alloy parts printed by a laser powder bed fusion (LPBF) additive manufacturing technique. The effects of SP treatment on surface topography, roughness, waviness, chemical composition, macrohardness, and defects on the surface of the LPBF-printed specimens were estimated in this work. The surface microstructure, phase state, subsurface porosity, microhardness distribution, and stress state in the near-surface layer of the LPBF-built and SP-processed specimens are also addressed to optimize the SP parameters for surface finishing and hardening of the LPBF-built superalloy parts. The experimentation on an industrial SP system and the surface roughness, hardness, and porosity analysis allowed the identification of appropriate peening pressure for surface treatment of the studied LPBF-built alloy. Particular attention is paid to the study of microstructural aspects induced by the severe surface plastic deformation. Results indicated that applied SP treatment leads to a decrease in the Ra roughness parameter providing a new wavy surface microrelief on the surface. The spherical/ellipsoidal balls and partially melted powder particles were successfully removed from the treated surface by the SP treatment, which also reduced a subsurface porosity. As compared to the LPBF-built sample (370 HV 0.025 ), the SP post-processing leads to work hardening, providing up to 75% increase in the surface microhardness due to the strain-induced grain refinement.

Ongoing Challenges of Laser-Based Powder Bed Fusion Processing of Al Alloys and Potential Solutions from the Literature—A Review

“… Plot of surface roughness as a function of the main categories of commercially available materials for PBF-LB/M production [ 130 , 131 , 132 , 133 , 134 , 135 , 136 , 137 , 138 , 139 , 140 , 141 , 142 , 143 , 144 , 145 , 146 , 147 , 148 , 149 , 150 , 151 , 152 , 153 , 154 , 155 , 156 , 157 , 158 , 159 , 160 , 161 , 162 , 163 ]. …”

Improving the efficiency of finishing-hardening treatment of gas turbine engine blades

“…Pneumatic blasting of Inconel 718 samples results in a significant increase in fatigue resistance characteristics compared to non-hardened samples [6]. In work [7], the influence of the mode parameters of pneumatic-threaded blast hardening on the properties of the surface layer of parts from Inconel 718 is investigated; their rational combination is established. However, the authors of the cited work and of most available studies in the field of finishing and hardening of GTE parts consider the main effects of their application in terms of exclusively increasing the special properties of parts.…”

Ультразвукові Методи Модифікування Поверхні Та Діагностики Новітніх Металевих Матеріалів

“…Показано, що дифузія та механохімічні реакції (окиснення/ азотування) на поверхні відіграють важливу роль у процесах, ініційованих інтенсивною деформацією [70][71][72][73][74][75], зокрема у формуванні «білих шарів» на сталях [35,39,40]. Ці процеси сприяють підвищенню фізико-механічних характеристик (твердість, опір втомі, зношуванню та корозії) традиційних конструкційних матеріалів на основі заліза, алюмінію, нікелю й титану, а також новітніх високо(середньо)ентропійних та спеціальних багатокомпонентних сплавів [77,78], отриманих з використанням сучасних адитивних технологій 3D-друку, які все ширше застосовують в аерокосмічній та автомобілебудівній промисловості, а також у медицині [79][80][81][82].…”

“…4). Це пов'язано з можливістю усунення або принаймні зменшення дефектності [5,6,[79][80][81]. Йдеться насамперед про дефекти поверхневих шарів матеріалів, сформованих спрямованими електронними чи лазерними пучками (залишкова пористість, шорсткість, непровари, напруження розтягу, наявність значної розмірної та орієнтаційної неоднорідності зеренної структури), які значно погіршують фізико-механічні та антикорозійні властивості всього виробу.…”