Brolio yy pwyntiau toddi a berwi uchafo'r holl elfennau hysbys,twngstenwedi dod yn ddewis poblogaidd ar gyfer ceisiadau sy'n cynnwys tymheredd eithafol, gan gynnwysffilamentau bylbiau golau, weldio arc, cysgodi ymbelydreddac, yn fwy diweddar, feldeunydd sy'n wynebu plasmamewn adweithyddion ymasiad fel yr ITER Tokamak.

Fodd bynnag,breuder cynhenid ​​twngsten, a'r microcracio sy'n digwydd wrth weithgynhyrchu ychwanegion (Argraffu 3-D) gyda'rmetel prin, wedi rhwystro ei fabwysiadu'n eang.

Er mwyn nodweddu sut a pham mae'r microcraciau hyn yn ffurfio, mae gwyddonwyr Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore (LLNL) wedi cyfuno efelychiadau thermomecanyddol â fideos cyflym a gymerwyd yn ystod y broses argraffu 3-D metel ymasiad gwely powdr laser (LPBF). Er bod ymchwil flaenorol wedi'i gyfyngu i archwilio craciau ar ôl adeiladu, roedd gwyddonwyr am y tro cyntaf yn gallu delweddu'r trawsnewid hydwyth-i-brwnt (DBT) mewn twngsten mewn amser real, gan ganiatáu iddynt arsylwi sut roedd microcracks yn cychwyn ac yn lledaenu fel y metel. gwresogi ac oeri. Roedd y tîm yn gallu cydberthyn y ffenomen microcracio â newidynnau megis straen gweddilliol, cyfradd straen a thymheredd, a chadarnhau'r DBT a achosodd y cracio.

Dywedodd ymchwilwyr fod yr astudiaeth, a gyhoeddwyd yn ddiweddar yn y cyfnodolyn Acta Materialia ac a gafodd sylw yn rhifyn mis Medi o Fwletin mawreddog MRS, yn datgelu'r mecanweithiau sylfaenol y tu ôl i holltiTwngsten wedi'i argraffu 3-Dac yn gosod gwaelodlin ar gyfer ymdrechion yn y dyfodol i gynhyrchu rhannau di-grac o'r metel.

“Oherwydd ei briodweddau unigryw,twngstenwedi chwarae rhan sylweddol mewn ceisiadau cenhadaeth-benodol ar gyfer yr Adran Ynni a’r Adran Amddiffyn, ”meddai’r cyd-brif ymchwilydd Manyalibo “Ibo” Matthews. “Mae'r gwaith hwn yn helpu i baratoi'r ffordd tuag at diriogaeth prosesu gweithgynhyrchu ychwanegion newydd ar gyfertwngstengall hynny gael effaith sylweddol ar y cenadaethau hyn.”

Trwy eu harsylwadau arbrofol a'u modelu cyfrifiannol a berfformiwyd gan ddefnyddio cod elfen gyfyngedig Diablo LLNL, canfu'r ymchwilwyr fod microcracio mewn twngsten yn digwydd mewn ffenestr fach rhwng 450 a 650 gradd Kelvin a'i fod yn dibynnu ar gyfradd straen, sy'n cael ei ddylanwadu'n uniongyrchol gan baramedrau proses. Roeddent hefyd yn gallu cydberthyn maint yr ardal yr effeithiwyd arni gan grac a morffoleg rhwydwaith hollt â straen gweddilliol lleol.

Lawrence Cymrawd Bey Vrancken, prif awdur y papur a chyd-brif ymchwilydd, gynlluniodd a pherfformiodd yr arbrofion a chynhaliodd y rhan fwyaf o'r dadansoddiad data hefyd.

“Roeddwn i wedi rhagdybio y byddai oedi cyn cracio twngsten, ond roedd y canlyniadau’n rhagori ar fy nisgwyliadau’n fawr,” meddai Vrancken. “Darparodd y model thermomecanyddol esboniad ar gyfer ein holl arsylwadau arbrofol, ac roedd y ddau yn ddigon manwl i ddal dibyniaeth cyfradd straen y DBT. Gyda'r dull hwn, mae gennym offeryn rhagorol i bennu'r strategaethau mwyaf effeithiol i ddileu cracio yn ystod LPBF twngsten. ”

Dywedodd ymchwilwyr fod y gwaith yn darparu dealltwriaeth fanwl, sylfaenol o ddylanwad paramedrau proses a geometreg toddi ar ffurfio crac ac yn dangos yr effaith y mae cyfansoddiad deunydd a chynhesu yn ei chael ar gyfanrwydd strwythurol rhannau sydd wedi'u hargraffu â thwngsten. Daeth y tîm i'r casgliad y gallai ychwanegu rhai elfennau aloi helpu i leihau'r trawsnewidiad DBT a chryfhau'r metel, tra gallai rhaggynhesu helpu i liniaru microcracio.

Mae'r tîm yn defnyddio'r canlyniadau i werthuso technegau lliniaru crac presennol, megis addasiadau proses ac aloi. Bydd y canfyddiadau, ynghyd â'r diagnosteg a ddatblygwyd ar gyfer yr astudiaeth, yn hanfodol i nod terfynol y Labordy o argraffu rhannau twngsten di-grac 3-D a all wrthsefyll amgylcheddau eithafol, meddai ymchwilwyr.