se může pochlubitnejvyšší body tání a varuze všech známých prvků,wolframse stala oblíbenou volbou pro aplikace zahrnující extrémní teploty, včetněvlákna žárovky, obloukové svařování, radiační stíněnía v poslední době jakoplazmový materiálve fúzních reaktorech, jako je ITER Tokamak.

Však,vlastní křehkost wolframua mikropraskání, ke kterému dochází při aditivní výrobě (3-D tisk) svzácný kov, brání jeho širokému přijetí.

Aby bylo možné charakterizovat, jak a proč se tyto mikrotrhliny tvoří, vědci z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) zkombinovali termomechanické simulace s vysokorychlostními videy pořízenými během procesu 3D tisku kovu s laserovou práškovou fúzí (LPBF). Zatímco předchozí výzkum se omezoval na zkoumání trhlin po sestavení, vědci byli poprvé schopni vizualizovat přechod z tvárnosti ke křehkosti (DBT) ve wolframu v reálném čase, což jim umožnilo sledovat, jak mikrotrhliny iniciovaly a šíří se jako kov. zahřátý a ochlazený. Tým byl schopen korelovat fenomén mikrotrhlin s proměnnými, jako je zbytkové napětí, rychlost deformace a teplota, a potvrdit, že praskání způsobilo DBT.

Výzkumníci uvedli, že studie, nedávno publikovaná v časopise Acta Materialia a uváděná v zářijovém vydání prestižního MRS Bulletinu, odhaluje základní mechanismy za popraskáním3D tisk z wolframua stanoví základ pro budoucí úsilí o výrobu dílů bez prasklin z kovu.

„Díky svým jedinečným vlastnostem,wolframhraje významnou roli v aplikacích specifických pro mise ministerstva energetiky a ministerstva obrany,“ řekl spoluřešitel Manyalibo „Ibo“ Matthews. „Tato práce pomáhá připravit cestu k nové oblasti zpracování aditivní výrobywolframkteré mohou mít významný dopad na tyto mise."

Prostřednictvím svých experimentálních pozorování a výpočtového modelování provedeného pomocí kódu konečných prvků Diablo společnosti LLNL vědci zjistili, že mikropraskání ve wolframu se vyskytuje v malém okně mezi 450 a 650 stupni Kelvina a je závislé na rychlosti deformace, která je přímo ovlivněna parametry procesu. Byli také schopni korelovat velikost oblasti zasažené trhlinou a morfologii sítě trhlin s místními zbytkovými napětími.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, hlavní autor článku a spoluřešitel, navrhl a provedl experimenty a také provedl většinu analýzy dat.

"Předpokládal jsem, že dojde ke zpoždění při praskání wolframu, ale výsledky výrazně předčily má očekávání," řekl Vrancken. "Termomechanický model poskytl vysvětlení pro všechna naše experimentální pozorování a oba byly dostatečně podrobné, aby zachytily závislost na rychlosti deformace DBT. Díky této metodě máme vynikající nástroj k určení nejúčinnějších strategií k eliminaci praskání během LPBF wolframu.“

Výzkumníci uvedli, že práce poskytuje podrobné, základní pochopení vlivu parametrů procesu a geometrie taveniny na tvorbu trhlin a ukazuje vliv složení materiálu a předehřívání na strukturální integritu dílů vytištěných wolframem. Tým dospěl k závěru, že přidání určitých slitinových prvků by mohlo pomoci snížit přechod DBT a zpevnit kov, zatímco předehřátí by mohlo pomoci zmírnit mikrotrhlinky.

Tým využívá výsledky k hodnocení stávajících technik zmírňování trhlin, jako jsou modifikace procesů a slitin. Zjištění spolu s diagnostikou vyvinutou pro studii budou zásadní pro konečný cíl laboratoře, kterým je 3D tisk dílů z wolframu bez prasklin, které vydrží extrémní prostředí, uvedli výzkumníci.