Хваліццанайвышэйшыя тэмпературы плаўлення і кіпенняз усіх вядомых элементаў,вальфрамустаў папулярным выбарам для прыкладанняў, звязаных з экстрэмальнымі тэмпературамі, у тым лікуніткі лямпачкі, дуговая зварка, радыяцыйная абаронаі, зусім нядаўна, якплазменны матэрыялу тэрмаядзерных рэактарах, такіх як Токамак ITER.

аднак,вальфраму ўласцівая далікатнасцьі мікратрэшчыны, якія ўзнікаюць падчас адытыўнай вытворчасці (3-D друк) зрэдкі метал, перашкодзіла яго шырокаму распаўсюджванню.

Каб ахарактарызаваць, як і чаму ўтвараюцца гэтыя мікротрэшчыны, навукоўцы Лівермарскай нацыянальнай лабараторыі імя Лоўрэнса (LLNL) аб'ядналі тэрмамеханічнае мадэляванне з высакахуткаснымі відэа, знятымі ў працэсе 3D-друку металу лазерным парашковым плаўленнем (LPBF). У той час як папярэднія даследаванні былі абмежаваныя вывучэннем расколін пасля зборкі, навукоўцы ўпершыню змаглі візуалізаваць пераход пластычнага стану ў далікатны (DBT) у вальфраме ў рэжыме рэальнага часу, што дазволіла ім назіраць, як мікротрэшчыны ўзнікаюць і распаўсюджваюцца па меры металу. награваецца і астуджаецца. Каманда змагла суаднесці з'яву мікратрэшчыны з такімі зменнымі, як рэшткавае напружанне, хуткасць дэфармацыі і тэмпература, і пацвердзіць, што DBT выклікала расколіну.

Даследчыкі заявілі, што даследаванне, нядаўна апублікаванае ў часопісе Acta Materialia і апублікаванае ў вераснёўскім нумары прэстыжнага MRS Bulletin, раскрывае асноўныя механізмы ўзлому3D-друкаваны вальфрамі ўсталёўвае базу для будучых намаганняў па вытворчасці дэталяў без расколін з металу.

«Дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям,вальфрамуадыграў значную ролю ў прымяненні канкрэтных місій для Міністэрства энергетыкі і Міністэрства абароны», — сказаў адзін з галоўных даследчыкаў Маньяліба «Ібо» Мэцьюз. «Гэтая праца дапамагае пракласці шлях да новай тэрыторыі апрацоўкі адытыўнай вытворчасцівальфрамушто можа аказаць істотны ўплыў на гэтыя місіі».

Дзякуючы сваім эксперыментальным назіранням і вылічальнаму мадэляванню, выкананаму з выкарыстаннем кода канчатковых элементаў Diablo LLNL, даследчыкі выявілі, што мікратрэшчыны ў вальфраме адбываюцца ў невялікім акне паміж 450 і 650 градусамі Кельвіна і залежаць ад хуткасці дэфармацыі, на якую непасрэдна ўплываюць параметры працэсу. Яны таксама змаглі суаднесці памер вобласці, здзіўленай расколінамі, і марфалогію сеткі расколін з мясцовымі рэшткавымі напружаннямі.

Лоўрэнс Фэллоу Бей Вранкен, вядучы аўтар артыкула і адзін з галоўных даследчыкаў, распрацаваў і правёў эксперыменты, а таксама правёў большую частку аналізу дадзеных.

«Я выказаў здагадку, што крэкінгу вальфраму будзе адкладзена, але вынікі значна пераўзышлі мае чаканні», — сказаў Вранкен. «Тэрмамеханічная мадэль дала тлумачэнне ўсім нашым эксперыментальным назіранням, і абодва яны былі дастаткова падрабязнымі, каб зафіксаваць залежнасць хуткасці дэфармацыі DBT. З дапамогай гэтага метаду ў нас ёсць выдатны інструмент для вызначэння найбольш эфектыўных стратэгій ліквідацыі расколін падчас LPBF вальфраму».

Даследчыкі заявілі, што праца дае дэталёвае фундаментальнае разуменне ўплыву параметраў працэсу і геаметрыі расплаву на адукацыю расколін і паказвае ўплыў складу матэрыялу і папярэдняга нагрэву на структурную цэласнасць дэталяў, надрукаваных вальфрамам. Каманда прыйшла да высновы, што даданне пэўных элементаў сплаву можа дапамагчы паменшыць пераход DBT і ўмацаваць метал, а папярэдні нагрэў можа дапамагчы змякчыць мікратрэшчыны.

Каманда выкарыстоўвае вынікі для ацэнкі існуючых метадаў ліквідацыі расколін, такіх як мадыфікацыя працэсу і сплаву. Высновы разам з дыягностыкай, распрацаванай для даследавання, будуць мець вырашальнае значэнне для дасягнення канчатковай мэты лабараторыі па 3D-друку дэталяў з вальфраму без расколін, якія могуць вытрымліваць экстрэмальныя ўмовы, заявілі даследчыкі.