Boasting deheechste smelt- en siedpuntenfan alle bekende eleminten,wolfraamis wurden in populêre kar foar applikaasjes wêrby't ekstreme temperatueren, ynklusyfgloeilampen, arc welding, strieling shieldingen, mear resint, asplasma-facing materiaalyn fúzjereaktors lykas de ITER Tokamak.

Lykwols,wolfraam syn ynherinte brosheid, en de mikrokraken dy't optreedt by additive fabrikaazje (3-D printsjen) mei deseldsum metaal, hat har wiidferspraat oannimmen hindere.

Om te karakterisearjen hoe en wêrom dizze mikrokraken foarmje, hawwe wittenskippers fan Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) thermomechanyske simulaasjes kombineare mei fideo's mei hege snelheid nommen tidens it laserpulver-bedfúzje (LPBF) metaal 3-D-printproses. Wylst earder ûndersyk beheind wie ta it ûndersiikjen fan skuorren nei it bouwen, koene wittenskippers foar it earst de duktile-nei-broos-oergong (DBT) yn wolfraam yn real-time visualisearje, wêrtroch't se kinne observearje hoe't mikrobarsten inisjearre en ferspriede as it metaal ferwaarme en kuolle. It team koe it ferskynsel fan mikrokraken korrelearje mei fariabelen lykas oerbliuwende stress, spanningsrate en temperatuer, en befêstigje dat de DBT it kreakjen feroarsake hat.

Undersikers seine dat de stúdzje, koartlyn publisearre yn it tydskrift Acta Materialia en te sjen yn 'e septimberútjefte fan' e prestisjeuze MRS Bulletin, de fûnemintele meganismen efter kraken yn3-D-printe wolfraamen stelt in basisline foar takomstige ynspannings foar in produsearje crack-frije dielen út it metaal.

"Troch syn unike eigenskippen,wolfraamhat in wichtige rol spile yn missy-spesifike applikaasjes foar it Departemint fan Enerzjy en Departemint fan Definsje," sei co-prinsipale ûndersiker Manyalibo "Ibo" Matthews. "Dit wurk helpt it paad nei nij additive manufacturing ferwurkjen territoarium foarwolfraamdat kin wichtige ynfloed hawwe op dizze misjes. ”

Troch har eksperimintele waarnimmings en komputearjende modellering útfierd mei LLNL's Diablo finite elemint koade, fûnen de ûndersikers dat mikrokraken yn wolfraam foarkomt yn in lyts finster tusken 450 en 650 graden Kelvin en is ôfhinklik fan strain rate, dy't direkt beynfloede wurdt troch prosesparameters. Se wiene ek yn steat om de grutte fan it crack-oandwaande gebiet en crack-netwurkmorfology te korrelearjen mei lokale residuele spanningen.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, de haadauteur fan it papier en mei-haadûndersiker, ûntwurp en útfierde de eksperiminten en fierde ek de measte gegevensanalyse út.

"Ik hie hypoteze dat der in fertraging yn it kraken foar wolfraam, mar de resultaten gâns boppe myn ferwachtings,"Sa Vrancken. "It thermomechanyske model joech in ferklearring foar al ús eksperimintele observaasjes, en beide wiene detaillearre genôch om de ôfhinklikens fan 'e spanningsrate fan' e DBT te fangen. Mei dizze metoade hawwe wy in poerbêst ark om de meast effektive strategyen te bepalen om kraken te eliminearjen tidens LPBF fan wolfraam.

Undersikers seine dat it wurk jout in detaillearre, fûnemintele begryp fan de ynfloed fan proses parameters en melt mjitkunde op crack formaasje en toant de ynfloed materiaal gearstalling en preheating hawwe op de strukturele yntegriteit fan dielen printe mei wolfraam. It team konkludearre dat it tafoegjen fan bepaalde alloy-eleminten kin helpe om de DBT-oergong te ferminderjen en it metaal te fersterkjen, wylst foarferwaarming kin helpe om mikrokraken te ferminderjen.

It team brûkt de resultaten om besteande crack-mitigaasjetechniken te evaluearjen, lykas proses- en alloy-oanpassingen. De befinings, tegearre mei de diagnostyk ûntwikkele foar de stúdzje, sil krúsjaal wêze foar it úteinlike doel fan it Laboratoarium fan 3-D printsjen fan crackfrije wolfraamdielen dy't ekstreme omjouwings kinne wjerstean, sei ûndersikers.