Luqing Cui anställdes som postdoktor på avdelningen för konstruktionsmaterial i november 2019. Två års intensivt arbete har resulterat i åtta vetenskapliga artiklar. Det är en ovanlig prestation för en ung forskare i början av sin karriär.
–Luqing har varit otroligt ambitiös och väldigt produktiv. I vår forskning fokuserar vi ofta på sambandet mellan egenskaper och struktur hos metalliska material. Luqing har inte bara tittat på hur sambandet ser ut, utan har verkligen försökt gå till botten med att försöka förklara varför sambanden ser ut som de gör, säger Johan Moverare, professor i konstruktionsmaterial. För att göra detta måste man dra nytta av väldigt många olika metoder, både experimentella och teoretiska. Luqing har en väldigt stor bredd och djup och klarar därför av att lägga ett väldigt avancerat pussel av ledtrådar.
Additiv tillverkning (AM) är en tillverkningsmetod av stort vetenskapligt intresse. Forskare över hela världen undersöker teknikens gränser och försöker att hitta nya metoder för att fylla kunskapsluckor.
Luqing Cui studerar utmattningsegenskaperna hos AM-legeringar. Med andra ord studerar han hur den unika mikrostrukturen i materialet, särskilt cellstrukturen som bildas vid en snabb stelning, påverkas av upprepade cykliska belastningar.
— Min forskning handlar främst om sambandet mellan mikrostruktur och de mekaniska egenskaperna hos additivt tillverkade material. Mitt fokus ligger helt och hållet på deformationsegenskaper och skademekanismer, säger han.
För att kunna införa additiv tillverkning för kritiska och högt belastade metalliska produkter är det nödvändigt att skaffa sig en djupare förståelse för hur tillverkningsprocessen påverkar till exempel utmattningsegenskaper och skadetålighet.
— Det finns många studier om cellstruktur och dragegenskaper, men bara ett fåtal har tittat på utmattningsegenskaper. Dessa är mer komplexa, säger Luqing Cui.
Forskargruppen vid Linköpings universitet har under många år samarbetat med industrin för att studera prestandan hos AM-material som används i krävande tillämpningar inom flyg- och gasturbinindustrin. Även små förändringar i proportionerna av element i legeringssammansättning kan leda till betydande förändringar i egenskaper och prestanda.
— Vi måste veta om materialet är tillförlitligt eller inte. Därför gör vi olika mikrostrukturundersökningar. Vi tittar exempelvis på hur lång tid det tar tills sprickor bildas i materialet eller hur de tillväxer och ger upphov till brott. Vi undersöker även påverkan på cellstrukturen. Denna information hjälper oss att föreslå hur mikrostrukturen kan justeras och mekaniska egenskaper förbättras för legeringar i framtiden.
Linjedefekter så kallade dislokationer som finns i metaller spelar en avgörande roll för materialets styrka och plasticitet. Luqing Cui och hans kollegor har sett att förekomsten av den unika cellstruktur som bildas vid AM främjar aktiveringen av plan dislokationsglidning (deformation), vilket fördröjer töjningslokaliseringen och i slutändan förbättrar utmattningsegenskaperna hos additivt tillverkat rostfritt stål.
Vi föreslog ett nytt tillvägagångssätt för att bestämma densiteten av geometriskt nödvändiga dislokationer och statistiskt lagrade dislokationer. Vårt tillvägagångssätt bygger på storlekseffekten för hårdhetsintryck och härdningsmekanismer. Jämfört med den konventionella metoden för TEM (Transmission electron microscopy) och EBSD (Electron backscatter diffraction) är vår metod mycket enklare, tidseffektiv och billigare. Därför har det stor potential för mikromekaniska undersökningar och för hur man kan optimera mikrostrukturen för metalliska material, berättar Luqing Cui.
