Fanfaronante laplej altaj frosto- kaj bolpunktojde ĉiuj konataj elementoj,volframofariĝis populara elekto por aplikoj implikantaj ekstremajn temperaturojn, inkluzive deampolo filamentoj, arka veldado, radia ŝirmadokaj, pli lastatempe, kielplasmo-frunta materialoen fuziaj reaktoroj kiel la ITER Tokamak.

Tamen,la eneca fragileco de volframo, kaj la mikrokrakado kiu okazas dum aldonaĵoproduktado (3-D presado) kun lamalofta metalo, malhelpis ĝian ĝeneraligitan adopton.

Por karakterizi kiel kaj kial ĉi tiuj mikrofendetoj formiĝas, sciencistoj de la Nacia Laboratorio de Lawrence Livermore (LLNL) kombinis termomekanikajn simuladojn kun altrapidaj filmetoj prenitaj dum la lasera pulvor-lita fuzio (LPBF) metala 3-D presanta procezo. Dum antaŭa esplorado estis limigita al ekzamenado de fendetoj post-konstruo, sciencistoj por la unua fojo povis bildigi la duktebla-al-frakigan transiron (DBT) en volframo en reala tempo, permesante al ili observi kiel mikrofendetoj iniciatis kaj disvastiĝis kiel la metalo. varmigita kaj malvarmigita. La teamo povis korelacii la mikrokrakan fenomenon kun variabloj kiel resta streso, streĉiĝo kaj temperaturo, kaj konfirmi la DBT kaŭzis la fendetiĝon.

Esploristoj diris, ke la studo, ĵus publikigita en la revuo Acta Materialia kaj prezentita en la septembra numero de la prestiĝa MRS Bulletin, malkovras la fundamentajn mekanismojn malantaŭ fendetiĝo en3-D-presita volframokaj metas bazlinion por estontaj klopodoj produkti fendet-liberajn partojn de la metalo.

"Pro ĝiaj unikaj trajtoj,volframoludis gravan rolon en misio-specifaj aplikoj por la Departemento de Energio kaj Departemento de Defendo," diris kunĉefa enketisto Manyalibo "Ibo" Matthews. "Ĉi tiu laboro helpas pavimi la vojon al nova aldonfabrika pretigteritorio porvolframotio povas havi gravan efikon al ĉi tiuj misioj."

Per siaj eksperimentaj observoj kaj komputila modelado farita uzante la Diablo-finiaelementa kodo de LLNL, la esploristoj trovis, ke mikrokrakado en volframo okazas en malgranda fenestro inter 450 kaj 650 Kelvin-gradoj kaj dependas de streĉiĝorapideco, kiu estas rekte influita de procezparametroj. Ili ankaŭ povis korelacii la grandecon de la fendet-trafita areo kaj fendetretmorfologion al lokaj restaj stresoj.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, la ĉefa verkinto kaj kunĉefa enketisto de la papero, dizajnis kaj elfaris la eksperimentojn kaj ankaŭ faris la plej multajn el la datumanalizo.

"Mi hipotezis, ke estos malfruo en la krakado de volframo, sed la rezultoj multe superis miajn atendojn," diris Vrancken. "La termomekanika modelo disponigis klarigon por ĉiuj niaj eksperimentaj observoj, kaj ambaŭ estis sufiĉe detalaj por kapti la streĉiĝrapidan dependecon de la DBT. Kun ĉi tiu metodo, ni havas bonegan ilon por determini la plej efikajn strategiojn por forigi krakadon dum LPBF de volframo."

Esploristoj diris, ke la laboro provizas detalan, fundamentan komprenon pri la influo de procezaj parametroj kaj fanda geometrio sur fendformado kaj montras la efikon de materiala konsisto kaj antaŭvarmigo havas sur la struktura integreco de partoj presitaj per volframo. La teamo finis ke aldoni certajn alojelementojn povus helpi redukti la DBT-transiron kaj plifortigi la metalon, dum antaŭvarmigo povus helpi mildigi mikrofendeton.

La teamo uzas la rezultojn por taksi ekzistantajn fendet-mildigajn teknikojn, kiel procezo- kaj alojaj modifoj. La trovoj, kune kun la diagnozoj evoluigitaj por la studo, estos decidaj al la finfina celo de la Laboratorio de 3-D presado de senfendaj volframoj, kiuj povas elteni ekstremajn mediojn, diris esploristoj.