Spog met diehoogste smelt- en kookpuntevan alle bekende elemente,wolframhet 'n gewilde keuse geword vir toepassings wat uiterste temperature behels, insluitendgloeilamp filamente, boogsweis, straling afskermingen, meer onlangs, asplasma-gerigte materiaalin samesmeltingsreaktore soos die ITER Tokamak.

Maarwolfram se inherente brosheid, en die mikrokrake wat plaasvind tydens additiewe vervaardiging (3-D drukwerk) met dieseldsame metaal, het die wydverspreide aanvaarding daarvan belemmer.

Om te karakteriseer hoe en waarom hierdie mikrokrake vorm, het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) wetenskaplikes termomeganiese simulasies gekombineer met hoëspoedvideo's wat geneem is tydens die laserpoeierbedfusie (LPBF) metaal 3-D drukproses. Terwyl vorige navorsing beperk was tot die ondersoek van krake na-bou, was wetenskaplikes vir die eerste keer in staat om die buigbare-tot-bros-oorgang (DBT) in wolfram intyds te visualiseer, wat hulle in staat stel om waar te neem hoe mikrokrake begin en versprei as die metaal verhit en afgekoel. Die span kon die mikrokrakingsverskynsel met veranderlikes soos oorblywende spanning, vervormingstempo en temperatuur korreleer, en bevestig die DBT het die krake veroorsaak.

Navorsers het gesê die studie, wat onlangs in die joernaal Acta Materialia gepubliseer is en in die September-uitgawe van die gesogte MRS Bulletin verskyn, ontbloot die fundamentele meganismes agter krake in3-D-gedrukte wolframen stel 'n basislyn vir toekomstige pogings om kraakvrye dele van die metaal te vervaardig.

“As gevolg van sy unieke eienskappe,wolframhet 'n beduidende rol gespeel in missiespesifieke aansoeke vir die departement van energie en departement van verdediging,” het mede-hoofondersoeker Manyalibo “Ibo” Matthews gesê. "Hierdie werk help om die weg te baan na 'n nuwe gebied vir die verwerking van byvoegingsvervaardigingwolframwat beduidende impak op hierdie missies kan hê.”

Deur hul eksperimentele waarnemings en berekeningsmodellering wat uitgevoer is met behulp van LLNL se Diablo eindige element-kode, het die navorsers gevind dat mikrokrake in wolfram in 'n klein venster tussen 450 en 650 grade Kelvin voorkom en afhanklik is van vervormingstempo, wat direk deur prosesparameters beïnvloed word. Hulle was ook in staat om die grootte van die kraak-geaffekteerde area en kraaknetwerkmorfologie met plaaslike oorblywende spannings te korreleer.

Lawrence-genoot Bey Vrancken, die koerant se hoofskrywer en mede-hoofondersoeker, het die eksperimente ontwerp en uitgevoer en ook die meeste van die data-analise uitgevoer.

"Ek het veronderstel dat daar 'n vertraging in die krake vir wolfram sou wees, maar die resultate het my verwagtinge grootliks oortref," het Vrancken gesê. "Die termomeganiese model het 'n verduideliking vir al ons eksperimentele waarnemings verskaf, en albei was gedetailleerd genoeg om die vervormingstempo-afhanklikheid van die DBT vas te lê. Met hierdie metode het ons 'n uitstekende hulpmiddel om die doeltreffendste strategieë te bepaal om krake tydens LPBF van wolfram uit te skakel.

Navorsers het gesê die werk bied 'n gedetailleerde, fundamentele begrip van die invloed van prosesparameters en smeltgeometrie op kraakvorming en toon die impak van materiaalsamestelling en voorverhitting op die strukturele integriteit van dele wat met wolfraam gedruk is. Die span het tot die gevolgtrekking gekom dat die byvoeging van sekere legeringselemente kan help om die DBT-oorgang te verminder en die metaal te versterk, terwyl voorverhitting mikrokrake kan help versag.

Die span gebruik die resultate om bestaande kraakversagtingstegnieke, soos proses- en legeringsmodifikasies, te evalueer. Die bevindinge, tesame met die diagnostiek wat vir die studie ontwikkel is, sal deurslaggewend wees vir die Laboratorium se uiteindelike doelwit van 3-D-druk kraakvrye wolframonderdele wat uiterste omgewings kan weerstaan, het navorsers gesê.