Hvalisanjenajviše tačke topljenja i ključanjasvih poznatih elemenata,volframje postao popularan izbor za aplikacije koje uključuju ekstremne temperature, uključujućižarulja, elektrolučno zavarivanje, zaštita od zračenjai, u novije vrijeme, kaomaterijal prema plazmiu fuzionim reaktorima kao što je ITER Tokamak.

međutim,inherentna krhkost volframai mikropukotine koje nastaju tokom aditivne proizvodnje (3-D štampa) sarijetki metal, ometao je njegovo široko usvajanje.

Da bi okarakterisali kako i zašto nastaju ove mikropukotine, naučnici iz Nacionalne laboratorije Lawrence Livermore (LLNL) su kombinovali termomehaničke simulacije sa video zapisima velike brzine snimljenim tokom procesa 3-D štampanja metala laserske fuzije praha (LPBF). Dok su prethodna istraživanja bila ograničena na ispitivanje pukotina nakon izgradnje, naučnici su po prvi put bili u mogućnosti da vizualiziraju duktilno-krhko prijelaz (DBT) u volframu u realnom vremenu, omogućavajući im da promatraju kako su mikropukotine inicirali i širili se kao metal zagrejan i ohlađen. Tim je uspio povezati fenomen mikropukotina s varijablama kao što su zaostalo naprezanje, brzina deformacije i temperatura, te potvrditi da je DBT izazvao pucanje.

Istraživači su rekli da studija, koja je nedavno objavljena u časopisu Acta Materialia i predstavljena u septembarskom izdanju prestižnog MRS Biltena, otkriva fundamentalne mehanizme iza pucanja u3-D štampani volframi postavlja osnovu za buduće napore za proizvodnju dijelova bez pukotina od metala.

„Zbog svojih jedinstvenih svojstava,volframje odigrao značajnu ulogu u aplikacijama za specifične misije za Ministarstvo energetike i Ministarstvo odbrane”, rekao je glavni istražitelj Manyalibo “Ibo” Matthews. „Ovaj rad pomaže da se otvori put ka novoj teritoriji za preradu aditivne proizvodnjevolframšto može imati značajan uticaj na ove misije.”

Kroz svoja eksperimentalna zapažanja i računarsko modeliranje izvedeno pomoću LLNL-ovog Diablo koda konačnih elemenata, istraživači su otkrili da se mikropukotine u volframu javljaju u malom prozoru između 450 i 650 stepeni Kelvina i da ovisi o brzini deformacije, na koju direktno utiču procesni parametri. Također su uspjeli povezati veličinu područja zahvaćene pukotinama i morfologiju mreže pukotina s lokalnim zaostalim naprezanjima.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, glavni autor i ko-glavni istraživač, dizajnirao je i izveo eksperimente, a također je proveo većinu analize podataka.

"Pretpostavio sam da će doći do kašnjenja pucanja volframa, ali rezultati su uveliko premašili moja očekivanja", rekao je Vrancken. “Termomehanički model pružio je objašnjenje za sva naša eksperimentalna zapažanja, a oba su bila dovoljno detaljna da obuhvate ovisnost brzine deformacije DBT-a. Ovom metodom imamo odličan alat za određivanje najefikasnijih strategija za eliminaciju pucanja tokom LPBF-a volframa.”

Istraživači su rekli da rad pruža detaljno, fundamentalno razumijevanje utjecaja parametara procesa i geometrije taline na formiranje pukotina i pokazuje utjecaj sastava materijala i predgrijavanja na strukturni integritet dijelova otisnutih volframom. Tim je zaključio da bi dodavanje određenih elemenata legure moglo pomoći u smanjenju DBT prijelaza i ojačati metal, dok bi predgrijavanje moglo pomoći u ublažavanju mikropukotina.

Tim koristi rezultate za procjenu postojećih tehnika ublažavanja pukotina, kao što su modifikacije procesa i legure. Nalazi, zajedno sa dijagnostikom razvijenom za studiju, bit će ključni za krajnji cilj Laboratorije 3-D štampanja volframovih dijelova bez pukotina koji mogu izdržati ekstremna okruženja, rekli su istraživači.