शेखी बघारनाउच्चतम गलनांक और क्वथनांकसभी ज्ञात तत्वों में से,टंगस्टनअत्यधिक तापमान सहित अनुप्रयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बन गया हैलाइटबल्ब फिलामेंट्स, चाप वेल्डिंग, विकिरण परिरक्षणऔर, हाल ही में, जैसेप्लाज्मा-सामना करने वाली सामग्रीआईटीईआर टोकामक जैसे संलयन रिएक्टरों में।

तथापि,टंगस्टन की अंतर्निहित भंगुरता, और माइक्रोक्रैकिंग जो योगात्मक रूप से निर्माण करते समय होती है (3-डी प्रिंटिंग) साथदुर्लभ धातु, ने इसके व्यापक रूप से अपनाने में बाधा उत्पन्न की है।

यह बताने के लिए कि ये माइक्रोक्रैक कैसे और क्यों बनते हैं, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) के वैज्ञानिकों ने लेजर पाउडर-बेड फ्यूजन (एलपीबीएफ) मेटल 3-डी प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान लिए गए हाई-स्पीड वीडियो के साथ थर्मोमैकेनिकल सिमुलेशन को जोड़ा है। जबकि पिछला शोध निर्माण के बाद दरारों की जांच करने तक ही सीमित था, वैज्ञानिक पहली बार वास्तविक समय में टंगस्टन में डक्टाइल-टू-भंगुर संक्रमण (डीबीटी) की कल्पना करने में सक्षम थे, जिससे उन्हें यह देखने की अनुमति मिली कि माइक्रोक्रैक कैसे शुरू हुए और धातु के रूप में फैल गए। गरम और ठंडा किया गया। टीम माइक्रोक्रैकिंग घटना को अवशिष्ट तनाव, तनाव दर और तापमान जैसे चर के साथ सहसंबंधित करने में सक्षम थी, और पुष्टि करती है कि डीबीटी क्रैकिंग का कारण बना।

शोधकर्ताओं ने कहा कि अध्ययन, हाल ही में एक्टा मटेरियलिया पत्रिका में प्रकाशित हुआ और प्रतिष्ठित एमआरएस बुलेटिन के सितंबर अंक में छपा, क्रैकिंग के पीछे के मूलभूत तंत्र को उजागर करता है।3-डी-मुद्रित टंगस्टनऔर धातु से दरार-मुक्त भागों का उत्पादन करने के भविष्य के प्रयासों के लिए आधार रेखा निर्धारित करता है।

"इसके अद्वितीय गुणों के कारण,टंगस्टनसह-प्रमुख अन्वेषक मान्यालिबो "इबो" मैथ्यूज ने कहा, "ऊर्जा विभाग और रक्षा विभाग के लिए मिशन-विशिष्ट अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।" “यह कार्य नए एडिटिव विनिर्माण प्रसंस्करण क्षेत्र की ओर मार्ग प्रशस्त करने में मदद करता हैटंगस्टनइसका इन मिशनों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है।”

एलएलएनएल के डियाब्लो परिमित तत्व कोड का उपयोग करके किए गए अपने प्रायोगिक अवलोकनों और कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने पाया कि टंगस्टन में माइक्रोक्रैकिंग 450 और 650 डिग्री केल्विन के बीच एक छोटी विंडो में होती है और तनाव दर पर निर्भर होती है, जो सीधे प्रक्रिया मापदंडों से प्रभावित होती है। वे दरार-प्रभावित क्षेत्र के आकार और दरार नेटवर्क आकृति विज्ञान को स्थानीय अवशिष्ट तनावों से सहसंबंधित करने में भी सक्षम थे।

पेपर के मुख्य लेखक और सह-प्रमुख अन्वेषक, लॉरेंस फेलो बे व्रान्केन ने प्रयोगों को डिजाइन और निष्पादित किया और अधिकांश डेटा विश्लेषण भी किया।

व्रानकेन ने कहा, "मैंने अनुमान लगाया था कि टंगस्टन के टूटने में देरी होगी, लेकिन परिणाम मेरी अपेक्षाओं से कहीं अधिक थे।" “थर्मोमैकेनिकल मॉडल ने हमारे सभी प्रायोगिक अवलोकनों के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान किया, और दोनों डीबीटी की तनाव दर निर्भरता को पकड़ने के लिए पर्याप्त विस्तृत थे। इस पद्धति के साथ, हमारे पास टंगस्टन के एलपीबीएफ के दौरान क्रैकिंग को खत्म करने के लिए सबसे प्रभावी रणनीतियों को निर्धारित करने के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण है।

शोधकर्ताओं ने कहा कि यह कार्य दरार निर्माण पर प्रक्रिया मापदंडों और पिघली हुई ज्यामिति के प्रभाव की एक विस्तृत, मौलिक समझ प्रदान करता है और टंगस्टन के साथ मुद्रित भागों की संरचनात्मक अखंडता पर सामग्री संरचना और प्रीहीटिंग के प्रभाव को दर्शाता है। टीम ने निष्कर्ष निकाला कि कुछ मिश्र धातु तत्वों को जोड़ने से डीबीटी संक्रमण को कम करने और धातु को मजबूत करने में मदद मिल सकती है, जबकि प्रीहीटिंग से माइक्रोक्रैकिंग को कम करने में मदद मिल सकती है।

टीम मौजूदा दरार-शमन तकनीकों, जैसे प्रक्रिया और मिश्र धातु संशोधनों का मूल्यांकन करने के लिए परिणामों का उपयोग कर रही है। शोधकर्ताओं ने कहा कि अध्ययन के लिए विकसित निदान के साथ-साथ निष्कर्ष प्रयोगशाला के 3-डी प्रिंटिंग क्रैक-मुक्त टंगस्टन भागों के अंतिम लक्ष्य के लिए महत्वपूर्ण होंगे जो अत्यधिक वातावरण का सामना कर सकते हैं।