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Publicação
Welding of Additively Manufactured Inconel 718 Superalloy. Microstructural and Mechanical Characterization
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Additive manufacturing (AM) enables the production of complex Inconel 718 compo-
nents, but their weldability remains challenging due to anisotropic microstructures and residual
stresses. Assessing the combined effects of build orientation, welding configuration, and heat
treatment is essential to ensure mechanical reliability in aerospace and energy applications.
In this study, selective laser melted (SLM) Inconel 718 specimens were laser welded and
evaluated through microstructural characterization, Vickers microhardness, and tensile testing
supported by Digital Image Correlation (DIC). Fractographic analysis was performed to identify
dominant failure mechanisms.
Results indicate that heat treatment enhanced strength by precipitation hardening (yield
strength >520 MPa, UTS ~990 MPa), but reduced ductility, with strain localization concentrated
in the weld. Build orientation strongly influenced deformation, with X–X and Z–Z specimens
showing limited elongation, while Y–Y exhibited more uniform strain distribution. Vickers mi-
crohardness mapping revealed that the fusion zone consistently exhibited lower hardness than
the base material, with a more severe decline across the heat-affected zone in heat-treated
specimens, due to the differential effect of precipitation hardening.
Overall, these findings demonstrate the trade-off between strength and ductility in AM
Inconel 718 welds and underline the importance of orientation and post-weld heat treatment.
The results provide practical insights for optimizing processing strategies and support the in-
dustrial integration of AM superalloy components in high-performance applications.
A fabricação aditiva (AM) permite a produção de componentes complexos em Inconel 718, mas a sua soldabilidade continua a ser um desafio devido às microestruturas anisotrópicas e às tensões residuais. A avaliação dos efeitos combinados da orientação de construção, da configuração de soldadura e do tratamento térmico é essencial para garantir a fiabilidade mecânica em aplicações aeroespaciais e energéticas. Neste estudo, provetes de Inconel 718 produzidos por SLM foram soldados por laser e avaliados através de caracterização microestrutural, ensaios de microdureza Vickers e ensaios de tração apoiados por Correlação de Imagem Digital (DIC). Foi ainda realizada análise fractográfica para identificar os mecanismos de falha dominantes. Os resultados indicam que o tratamento térmico aumentou a resistência por endureci- mento por precipitação (limite de escoamento >520 MPa, UTS ~990 MPa), mas reduziu a ductilidade, com a localização da deformação concentrada na zona de soldadura. A orientação de construção influenciou fortemente a deformação, verificando-se que os provetes X–X e Z–Z apresentaram uma elongação limitada, enquanto os Y–Y revelaram uma distribuição de deformação mais uniforme. O mapeamento de microdureza Vickers mostrou que a zona fundida apresentou consistentemente menor dureza do que o material base, com um declínio mais acentuado ao longo da zona termicamente afetada nos provetes tratados termicamente, devido ao efeito diferencial do endurecimento por precipitação. De forma global, estes resultados evidenciam o compromisso entre resistência e ductilidade em soldaduras de Inconel 718 produzido por AM, sublinhando a importância da orientação e do tratamento térmico pós-soldadura. Os resultados fornecem contributos práticos para a optimização de estratégias de processamento e apoiam a integração industrial de componentes em superligas produzidas por AM em aplicações de elevado desempenho.
A fabricação aditiva (AM) permite a produção de componentes complexos em Inconel 718, mas a sua soldabilidade continua a ser um desafio devido às microestruturas anisotrópicas e às tensões residuais. A avaliação dos efeitos combinados da orientação de construção, da configuração de soldadura e do tratamento térmico é essencial para garantir a fiabilidade mecânica em aplicações aeroespaciais e energéticas. Neste estudo, provetes de Inconel 718 produzidos por SLM foram soldados por laser e avaliados através de caracterização microestrutural, ensaios de microdureza Vickers e ensaios de tração apoiados por Correlação de Imagem Digital (DIC). Foi ainda realizada análise fractográfica para identificar os mecanismos de falha dominantes. Os resultados indicam que o tratamento térmico aumentou a resistência por endureci- mento por precipitação (limite de escoamento >520 MPa, UTS ~990 MPa), mas reduziu a ductilidade, com a localização da deformação concentrada na zona de soldadura. A orientação de construção influenciou fortemente a deformação, verificando-se que os provetes X–X e Z–Z apresentaram uma elongação limitada, enquanto os Y–Y revelaram uma distribuição de deformação mais uniforme. O mapeamento de microdureza Vickers mostrou que a zona fundida apresentou consistentemente menor dureza do que o material base, com um declínio mais acentuado ao longo da zona termicamente afetada nos provetes tratados termicamente, devido ao efeito diferencial do endurecimento por precipitação. De forma global, estes resultados evidenciam o compromisso entre resistência e ductilidade em soldaduras de Inconel 718 produzido por AM, sublinhando a importância da orientação e do tratamento térmico pós-soldadura. Os resultados fornecem contributos práticos para a optimização de estratégias de processamento e apoiam a integração industrial de componentes em superligas produzidas por AM em aplicações de elevado desempenho.
Descrição
Palavras-chave
Inconel 718 additive manufacturing laser welding weldability microhardness mechanical properties