Lepojas araugstākie kušanas un viršanas punktino visiem zināmajiem elementiem,volframsir kļuvusi par populāru izvēli lietojumiem, kas saistīti ar ekstremālām temperatūrām, tostarpspuldžu kvēldiegi, loka metināšana, starojuma vairogsun pavisam nesen kāplazmas pārklājuma materiālskodolsintēzes reaktoros, piemēram, ITER Tokamak.

tomērvolframam raksturīgais trauslumsun mikroplaisāšanu, kas rodas aditīvās ražošanas laikā (3-D druka) arrets metāls, ir kavējis tā plašo ieviešanu.

Lai raksturotu, kā un kāpēc veidojas šīs mikroplaisas, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) zinātnieki ir apvienojuši termomehāniskās simulācijas ar ātrgaitas video, kas uzņemti lāzera pulvera slāņa saplūšanas (LPBF) metāla 3-D drukas procesā. Lai gan iepriekšējie pētījumi aprobežojās ar plaisu pārbaudi pēc uzbūves, zinātnieki pirmo reizi spēja vizualizēt volframa pāreju no plastiskas uz trauslu (DBT) reāllaikā, ļaujot viņiem novērot, kā mikroplaisas sākās un izplatās kā metāls. silda un atdzesē. Komanda spēja korelēt mikroplaisāšanas fenomenu ar tādiem mainīgajiem lielumiem kā atlikušais spriegums, deformācijas ātrums un temperatūra, un apstiprināt, ka DBT izraisīja plaisāšanu.

Pētnieki teica, ka pētījums, kas nesen publicēts žurnālā Acta Materialia un publicēts prestižā MRS Bulletin septembra numurā, atklāj galvenos mehānismus, kas izraisa uzlaušanu.3-D drukāts volframsun nosaka pamatu turpmākajiem centieniem no metāla izgatavot detaļas bez plaisām.

“Tā unikālo īpašību dēļvolframsir bijusi nozīmīga loma Enerģētikas departamenta un Aizsardzības departamenta pieteikumos, kas paredzēti konkrētai misijai, ”sacīja galvenais pētnieks Manyalibo “Ibo” Metjūss. "Šis darbs palīdz bruģēt ceļu uz jaunu piedevu ražošanas pārstrādes teritorijuvolframskas var būtiski ietekmēt šīs misijas.

Izmantojot eksperimentālos novērojumus un skaitļošanas modelēšanu, kas veikta, izmantojot LLNL Diablo galīgo elementu kodu, pētnieki atklāja, ka volframa mikroplaisāšana notiek nelielā logā no 450 līdz 650 grādiem pēc Kelvina un ir atkarīga no deformācijas ātruma, ko tieši ietekmē procesa parametri. Viņi arī spēja korelēt plaisu skartās zonas lielumu un plaisu tīkla morfoloģiju ar vietējiem atlikušajiem spriegumiem.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, darba vadošais autors un galvenais pētnieks, izstrādāja un veica eksperimentus, kā arī veica lielāko daļu datu analīzes.

"Es biju izteicis hipotēzi, ka volframa plaisāšana aizkavēsies, taču rezultāti ievērojami pārsniedza manas cerības," sacīja Vrankens. "Termomehāniskais modelis sniedza skaidrojumu visiem mūsu eksperimentālajiem novērojumiem, un abi bija pietiekami detalizēti, lai atspoguļotu DBT deformācijas ātruma atkarību. Izmantojot šo metodi, mums ir lielisks instruments, lai noteiktu visefektīvākās stratēģijas, lai novērstu plaisāšanu volframa LPBF laikā.

Pētnieki teica, ka darbs sniedz detalizētu, fundamentālu izpratni par procesa parametru un kausējuma ģeometrijas ietekmi uz plaisu veidošanos un parāda materiāla sastāva un priekšsildīšanas ietekmi uz ar volframu apdrukāto detaļu strukturālo integritāti. Komanda secināja, ka noteiktu sakausējuma elementu pievienošana varētu palīdzēt samazināt DBT pāreju un stiprināt metālu, savukārt priekšsildīšana varētu palīdzēt mazināt mikroplaisāšanu.

Komanda izmanto rezultātus, lai novērtētu esošās plaisu mazināšanas metodes, piemēram, procesa un sakausējuma modifikācijas. Rezultāti kopā ar pētījumam izstrādāto diagnostiku būs ļoti svarīgi laboratorijas galīgajam mērķim 3-D drukāt volframa daļas bez plaisām, kas spēj izturēt ekstremālu vidi, sacīja pētnieki.