Uhkustadeskõrgeimad sulamis- ja keemistemperatuuridkõigist teadaolevatest elementidest,volframon muutunud populaarseks valikuks rakenduste jaoks, mis hõlmavad äärmuslikke temperatuure, sealhulgaslambipirnid, kaarkeevitus, kiirguskaitseja viimasel ajal asplasmaga kaetud materjaltermotuumasünteesi reaktorites nagu ITER Tokamak.

Siiskivolframile omane rabedusja aditiivsel tootmisel tekkiv mikropragunemine (3-D printimine) koosharuldane metall, on takistanud selle laialdast kasutuselevõttu.

Iseloomustamaks, kuidas ja miks need mikropraod tekivad, on Lawrence Livermore'i riikliku labori (LLNL) teadlased kombineerinud termomehaanilised simulatsioonid kiirete videotega, mis on tehtud laserpulberkihtsulandumise (LPBF) metalli 3D-printimise protsessi käigus. Kui varasemad uuringud piirdusid pragude uurimisega pärast ehitust, suutsid teadlased esimest korda visualiseerida volframis plastilisusest rabedaks üleminekut (DBT) reaalajas, võimaldades neil jälgida, kuidas mikropraod metallina tekkisid ja levisid. soojendatakse ja jahutatakse. Meeskond suutis korreleerida mikropragunemise nähtuse muutujatega, nagu jääkpinge, deformatsioonikiirus ja temperatuur, ning kinnitada, et DBT põhjustas pragunemise.

Teadlaste sõnul paljastab uuring, mis avaldati hiljuti ajakirjas Acta Materialia ja mida tutvustati maineka MRS Bulletini septembrinumbris.3-D-prinditud volframja seab aluse tulevastele jõupingutustele toota metallist pragudeta osi.

"Oma ainulaadsete omaduste tõttuvolframon mänginud olulist rolli energeetika- ja kaitseministeeriumi missioonipõhistes rakendustes, ”ütles kaasuurija Manyalibo “Ibo” Matthews. „See töö aitab sillutada teed uuele lisaainete tootmise töötlemise territooriumilevolframmis võib neid missioone oluliselt mõjutada.

LLNL-i Diablo lõplike elementide koodi abil läbi viidud eksperimentaalsete vaatluste ja arvutusliku modelleerimise abil leidsid teadlased, et volframi mikropragunemine toimub väikeses aknas vahemikus 450–650 Kelvinit ja see sõltub deformatsioonikiirusest, mida protsessi parameetrid otseselt mõjutavad. Samuti suutsid nad korreleerida pragude mõjutatud ala suurust ja pragude võrgu morfoloogiat kohalike jääkpingetega.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, paberi juhtiv autor ja kaasuurija, kavandas ja viis läbi katsed ning viis läbi ka suurema osa andmete analüüsist.

"Olin oletanud, et volframi pragunemine viibib, kuid tulemused ületasid oluliselt mu ootusi," ütles Vrancken. "Termomehaaniline mudel andis selgituse kõigile meie eksperimentaalsetele vaatlustele ja mõlemad olid piisavalt üksikasjalikud, et tabada DBT deformatsioonikiiruse sõltuvust. Selle meetodi abil on meil suurepärane tööriist kõige tõhusamate strateegiate kindlaksmääramiseks volframi LPBF-i ajal tekkivate pragude kõrvaldamiseks.

Teadlaste sõnul annab töö üksikasjaliku ja põhjapaneva arusaama protsessi parameetrite ja sulatise geomeetria mõjust pragude tekkele ning näitab materjali koostise ja eelsoojenduse mõju volframiga trükitud osade konstruktsiooni terviklikkusele. Töörühm jõudis järeldusele, et teatud sulamielementide lisamine võib aidata vähendada DBT üleminekut ja tugevdada metalli, samas kui eelkuumutamine võib aidata leevendada mikropragunemist.

Meeskond kasutab tulemusi olemasolevate pragude vähendamise tehnikate, näiteks protsesside ja sulamite modifikatsioonide hindamiseks. Teadlased ütlesid, et leiud koos uuringu jaoks välja töötatud diagnostikaga on üliolulised labori lõppeesmärgi saavutamiseks – 3-D printida pragudeta volframist osasid, mis taluvad äärmuslikke keskkondi.