Státar afhæsta bræðslu- og suðumarkaf öllum þekktum frumefnum,wolframhefur orðið vinsæll kostur fyrir forrit sem fela í sér mikla hitastig, þar á meðalljósaperuþræðir, bogasuðu, geislunarvörnog nýlega semefni sem snýr að plasmaí samrunakljúfum eins og ITER Tokamak.

Hins vegar,eðlislægur stökkleiki wolfram, og örsprunguna sem á sér stað við aukna framleiðslu (3-D prentun) meðsjaldgæfur málmur, hefur hindrað víðtæka upptöku þess.

Til að einkenna hvernig og hvers vegna þessar örsprungur myndast hafa vísindamenn Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sameinað varmavélræna uppgerð með háhraðamyndböndum sem tekin voru á meðan á laserduft-beðssamruna (LPBF) málm 3-D prentunarferlinu stendur. Þó að fyrri rannsóknir hafi takmarkast við að skoða sprungur eftir smíði, gátu vísindamenn í fyrsta sinn séð sveigjanlega-til-brothætta umskiptin (DBT) í wolfram í rauntíma, sem gerði þeim kleift að fylgjast með því hvernig örsprungur komu af stað og dreifðust sem málmurinn. hituð og kæld. Teymið tókst að tengja örsprungufyrirbærið við breytur eins og afgangsstreitu, álagshraða og hitastig og staðfesta að DBT olli sprungunni.

Vísindamenn sögðu að rannsóknin, sem nýlega var birt í tímaritinu Acta Materialia og birtist í septemberhefti hins virta MRS Bulletin, afhjúpi grundvallaraðferðirnar á bak við sprungur í3D-prentað wolframog setur grunnlínu fyrir framtíðarviðleitni til að framleiða sprungulausa hluta úr málmi.

„Vegna einstaka eiginleika þess,wolframhefur gegnt mikilvægu hlutverki í verkefnasértækum umsóknum fyrir orkumálaráðuneytið og varnarmálaráðuneytið,“ sagði meðrannsakandi Manyalibo „Ibo“ Matthews. „Þessi vinna hjálpar til við að ryðja brautina í átt að nýju vinnslusvæði fyrir aukefnaframleiðsluwolframsem getur haft veruleg áhrif á þessi verkefni.“

Með tilraunaathugunum sínum og reiknilíkönum sem gerðar voru með því að nota Diablo endanlegt frumefniskóða LLNL, komust vísindamennirnir að því að örsprunga í wolfram á sér stað í litlum glugga á milli 450 og 650 gráður Kelvin og er háð álagshraða, sem er undir beinum áhrifum af ferlibreytum. Þeir gátu einnig tengt stærð svæðis sem hefur áhrif á sprungur og formgerð sprungukerfis við staðbundna afgangsspennu.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, aðalhöfundur blaðsins og aðalrannsakandi, hannaði og framkvæmdi tilraunirnar og framkvæmdi einnig flestar gagnagreiningar.

„Ég hafði sett fram tilgátu um að seinkun yrði á sprungunni fyrir wolfram, en árangurinn fór verulega fram úr væntingum mínum,“ sagði Vrancken. „Varmavélafræðilega líkanið gaf skýringu á öllum tilraunaathugunum okkar og báðar voru nógu ítarlegar til að fanga álagshraða háð DBT. Með þessari aðferð höfum við frábært tæki til að ákvarða árangursríkustu aðferðir til að útrýma sprungum við LPBF af wolfram.

Vísindamenn sögðu að verkið veiti ítarlegan grundvallarskilning á áhrifum ferlibreyta og bræðslurúmfræði á sprungumyndun og sýnir hvaða áhrif efnissamsetning og forhitun hafa á burðarvirki hluta sem eru prentaðir með wolfram. Teymið komst að þeirri niðurstöðu að það að bæta við ákveðnum málmblöndurþáttum gæti hjálpað til við að draga úr DBT umskiptum og styrkja málminn, en forhitun gæti hjálpað til við að draga úr örsprungum.

Liðið notar niðurstöðurnar til að meta núverandi sprungueyðandi tækni, svo sem breytingar á ferli og málmblöndur. Niðurstöðurnar, ásamt greiningu sem þróuð var fyrir rannsóknina, munu skipta sköpum fyrir lokamarkmið rannsóknarstofunnar að þrívíddarprentun sprungulausra wolframhluta sem þola erfiðar aðstæður, sögðu vísindamenn.