Vantendu upunti di fusione è di ebollizione più elevatidi tutti l'elementi cunnisciuti,tungstenuhè diventatu una scelta populari per l'applicazioni chì implicanu temperature estreme, cumpresefilamenti di lampadine, saldatura à arcu, schermu di radiazzioniè, più recentemente, cum'èmateriale chì face u plasmain reattori di fusione cum'è l'ITER Tokamak.

Tuttavia,a fragilità intrinseca di u tungstenu, è u microcracking chì si verifica durante a fabricazione additiva (stampa 3-D) cù umetallu raru, hà impeditu a so adopzione generale.

Per caratterizà cumu è perchè si formanu sti microcracks, i scientisti di u Laboratoriu Naziunale di Lawrence Livermore (LLNL) anu combinatu simulazioni termomeccaniche cù video d'alta velocità pigliati durante u prucessu di stampa 3-D di metallu di fusione di polveri laser (LPBF). Mentre chì a ricerca precedente hè stata limitata à esaminà i cracks post-build, i scientisti per a prima volta anu pussutu visualizà a transizione duttile à fragile (DBT) in tungstenu in tempu reale, chì li permette di osservà cumu i microcracks inizianu è si sparghjenu cum'è u metale. riscaldatu è rinfriscatu. A squadra hà sappiutu correlate u fenomenu di microcracking cù variabili cum'è u stress residuale, a rata di strain è a temperatura, è cunfirmà chì u DBT hà causatu u cracking.

I ricercatori anu dettu chì u studiu, publicatu recentemente in a rivista Acta Materialia è presentatu in u numeru di settembre di u prestigiosu MRS Bulletin, scopre i meccanismi fundamentali di u cracking inTungsten stampatu in 3Dè stabilisce una basa per i futuri sforzi per pruduce parti senza crack da u metallu.

"Per via di e so proprietà uniche,tungstenuhà ghjucatu un rolu significativu in l'applicazioni specifiche per a missione per u Dipartimentu di l'Energia è u Dipartimentu di a Difesa ", disse l'investigatore co-principale Manyalibo "Ibo" Matthews. "Stu travagliu aiuta à apre a strada versu un novu territoriu di trasfurmazioni di fabricazione additivatungstenuchì pò avè un impattu significativu à queste missioni ".

Per mezu di e so osservazioni sperimentali è di a modellazione computazionale realizata cù u codice di elementi finiti Diablo di LLNL, i circadori anu truvatu chì u microcracking in tungstenu si trova in una piccula finestra trà 450 è 650 gradi Kelvin è dipende da a rata di deformazione, chì hè influenzata direttamente da i paràmetri di u prucessu. Puderanu ancu correlate a dimensione di l'area affettata da crack è a morfologia di a rete di crack à i stress residuali lucali.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, autore principale di u paper è investigatore co-principale, hà cuncepitu è ​​realizatu l'esperimenti è hà ancu realizatu a maiò parte di l'analisi di dati.

"Aviu avutu l'ipotesi chì ci saria un ritardu in u cracking per u tungstenu, ma i risultati superanu assai e mo aspettative", disse Vrancken. "U mudellu termomeccanicu hà furnitu una spiegazione per tutte e nostre osservazioni sperimentali, è tramindui sò stati abbastanza dettagliati per catturà a dipendenza di a freccia di u DBT. Cù stu metudu, avemu un strumentu eccellente per determinà e strategie più efficaci per eliminà cracking durante LPBF di tungstenu.

I ricercatori anu dettu chì u travagliu furnisce una cunniscenza dettagliata è fundamentale di l'influenza di i paràmetri di u prucessu è a geometria di fusione nantu à a furmazione di crack è mostra l'impattu di a cumpusizioni di materiale è u preriscaldamentu anu nantu à l'integrità strutturale di e parti stampate cù tungstenu. A squadra hà cunclusu chì l'aghjunzione di certi elementi di lega puderia aiutà à riduce a transizione DBT è rinfurzà u metallu, mentre chì u preriscaldamentu puderia aiutà à mitigà a microcracking.

A squadra usa i risultati per evaluà e tecniche di mitigazione di crack esistenti, cum'è e mudificazioni di processu è di lega. I risultati, inseme cù i diagnostichi sviluppati per u studiu, seranu cruciali per l'ultimu scopu di u Laboratoriu di stampà 3-D parti di tungstenu senza crack chì ponu resiste à ambienti estremi, anu dettu i circadori.