2025/03/18
Laser powder bed fusion of molybdenum: Density, structure and mechanical properties at room and elevated temperatures
Leclercq, A.; Mouret, T.; Brailovski, V. (2025). Laser powder bed fusion of molybdenum: Density, structure and mechanical properties at room and elevated temperatures. Materials Science and Engineering : A, vol. 929, May 2025, 148004.
Le molybdène est un matériau d’un grand intérêt industriel en raison de ses propriétés spécifiques, en particulier à des températures élevées. Les technologies de fabrication additive ont récemment été proposées comme une alternative aux procédés conventionnels de métallurgie des poudres en raison de leur flexibilité dans la production de géométries complexes. Dans cette étude, les interrelations entre les paramètres du procédé de fusion laser sur lit de poudre et les propriétés structurelles et mécaniques des échantillons de molybdène imprimés sont analysées afin de proposer un ensemble optimal de paramètres de fabrication. Pour soutenir cette approche, un plan d’expériences a été élaboré en utilisant une simulation numérique simplifiée du champ de température entourant le bain de fusion. Cette approche a permis de produire des échantillons exempts de fissures avec une densité imprimée de 97 %, une résistance ultime de 510 MPa, une limite d’élasticité de 340 MPa et une déformation maximale de 11 % (toutes mesurées en compression à température ambiante) en utilisant un ensemble de paramètres optimisés : P = 179 W, v = 133 mm/s, h = 60 μm et t = 30 μm. Des essais de compression réalisés dans la plage de températures de 20 à 1000 °C ont révélé que les propriétés mécaniques du molybdène imprimé (résistances ultimes de 260 et 150 MPa à 800 et 1000 °C, respectivement) sont comparables à celles de ses homologues fabriqués par métallurgie des poudres conventionnelle. L’impression d’une série d’artéfacts géométriques, tels que des parois (jusqu’à 0,1 mm d’épaisseur), des interstices (jusqu’à 0,3 mm de largeur) et des structures lattices (gyroïdes avec une porosité de 50 et 60 %), a démontré le potentiel de la fusion laser sur lit de poudre pour produire des pièces complexes en molybdène adaptées à une large gamme de températures d’application.