Hvalisanjenajvišim talištem i vrelištemsvih poznatih elemenata,volframpostao je popularan izbor za primjene koje uključuju ekstremne temperature, uključujućiniti žarulje, elektrolučno zavarivanje, zaštita od zračenjai, u novije vrijeme, kaomaterijal okrenut prema plazmiu fuzijskim reaktorima kao što je tokamak ITER.

Međutim,krtost svojstvena volframui mikropukotine koje se javljaju tijekom aditivne proizvodnje (3-D ispis) srijedak metal, spriječio je njegovo široko usvajanje.

Kako bi okarakterizirali kako i zašto nastaju te mikropukotine, znanstvenici Nacionalnog laboratorija Lawrence Livermore (LLNL) kombinirali su termomehaničke simulacije s video zapisima velike brzine snimljenim tijekom procesa 3-D ispisa metala pomoću laserskog praha (LPBF). Dok su prethodna istraživanja bila ograničena na ispitivanje pukotina nakon izgradnje, znanstvenici su po prvi put mogli vizualizirati prijelaz iz duktilnog u krhko (DBT) u volframu u stvarnom vremenu, što im je omogućilo promatranje kako mikropukotine nastaju i šire se kao metal. grijana i hlađena. Tim je uspio povezati fenomen mikropukotina s varijablama kao što su zaostalo naprezanje, brzina deformacije i temperatura te potvrditi da je DBT uzrokovao pucanje.

Istraživači su rekli da studija, nedavno objavljena u časopisu Acta Materialia i objavljena u rujanskom izdanju prestižnog MRS Bulletina, otkriva temeljne mehanizme koji stoje iza krekiranja3-D tiskani volframi postavlja osnovu za buduće napore za proizvodnju dijelova bez pukotina od metala.

“Zbog svojih jedinstvenih svojstava,volframodigrao je značajnu ulogu u aplikacijama specifičnim za misije za Ministarstvo energetike i Ministarstvo obrane,” rekao je jedan od glavnih istraživača Manyalibo “Ibo” Matthews. „Ovaj rad pomaže utrti put prema novom području obrade aditivne proizvodnje zavolframkoji mogu imati značajan utjecaj na ove misije.”

Svojim eksperimentalnim opažanjima i računalnim modeliranjem izvedenim korištenjem LLNL Diablo koda konačnih elemenata, istraživači su otkrili da se mikropukotine u volframu pojavljuju u malom prozoru između 450 i 650 stupnjeva Kelvina i ovise o brzini deformacije, na koju izravno utječu parametri procesa. Također su bili u mogućnosti povezati veličinu područja zahvaćenog pukotinom i morfologiju mreže pukotina s lokalnim zaostalim naprezanjima.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, glavni autor rada i suglavni istraživač, osmislio je i izveo eksperimente te proveo većinu analize podataka.

"Pretpostavljao sam da će doći do odgode u krekiranju volframa, ali rezultati su uvelike premašili moja očekivanja", rekao je Vrancken. “Termomehanički model pružio je objašnjenje za sva naša eksperimentalna opažanja, a oba su bila dovoljno detaljna da uhvate ovisnost o brzini deformacije DBT-a. Ovom metodom imamo izvrstan alat za određivanje najučinkovitijih strategija za uklanjanje pukotina tijekom LPBF-a volframa.”

Istraživači su rekli da rad pruža detaljno, temeljno razumijevanje utjecaja parametara procesa i geometrije taline na stvaranje pukotina i pokazuje utjecaj sastava materijala i predgrijavanja na strukturni integritet dijelova tiskanih volframom. Tim je zaključio da bi dodavanje određenih elemenata legure moglo pomoći u smanjenju DBT prijelaza i ojačati metal, dok bi predgrijavanje moglo pomoći u ublažavanju mikropukotina.

Tim koristi rezultate za procjenu postojećih tehnika za ublažavanje pukotina, kao što su modifikacije procesa i legure. Nalazi, zajedno s dijagnostikom razvijenom za studiju, bit će ključni za krajnji cilj Laboratorija o 3-D ispisu dijelova od volframa bez pukotina koji mogu izdržati ekstremna okruženja, rekli su istraživači.