Фалејќи се сонајвисоки точки на топење и вриењеод сите познати елементи,волфрамстана популарен избор за апликации кои вклучуваат екстремни температури, вклучувајќифиламенти на светилки, лачно заварување, заштита од зрачењеа во поново време какоматеријал кој се соочува со плазмаво реактори за фузија како што е ITER Tokamak.

Сепак,вродена кршливост на волфрами микропукнувањето што се јавува при адитивното производство (3-Д печатење) соредок метал, го попречи неговото широко усвојување.

За да опишат како и зошто се формираат овие микропукнатини, научниците од Националната лабораторија Лоренс Ливермор (LLNL) комбинираа термомеханички симулации со видеа со голема брзина снимени за време на процесот на 3-Д печатење на метал со ласерско фузија со прашок (LPBF). Додека претходното истражување беше ограничено на испитување на пукнатини по изградбата, научниците за прв пат беа во можност да ја визуелизираат транзицијата од дуктилен кон кршлив (DBT) во волфрам во реално време, овозможувајќи им да набљудуваат како микропукнатините се иницираат и се шират како метал. се загрева и лади. Тимот беше во можност да го поврзе феноменот на микропукнување со променливи како што се преостанатиот стрес, стапката на напрегање и температурата и да потврди дека DBT го предизвика пукањето.

Истражувачите рекоа дека студијата, неодамна објавена во списанието Acta Materialia и објавена во септемвриското издание на престижниот Билтен MRS, ги открива основните механизми зад напукнување во3-Д-печатен волфрами поставува основа за идните напори за производство на делови без пукнатини од метал.

„Поради неговите уникатни својства,волфрамодигра значајна улога во апликациите специфични за мисијата за Министерството за енергетика и Министерството за одбрана“, рече ко-главниот истражувач Манјалибо „Ибо“ Метјус. „Оваа работа помага да се отвори патот кон нова територија за преработка на производство на адитививолфрамшто може да има значително влијание врз овие мисии“.

Преку нивните експериментални набљудувања и пресметковно моделирање извршени со користење на кодот за конечни елементи на Diablo на LLNL, истражувачите открија дека микропукнувањето во волфрам се случува во мал прозорец помеѓу 450 и 650 степени Келвини и зависи од стапката на напрегање, што е директно под влијание на параметрите на процесот. Тие, исто така, беа во можност да ја поврзат големината на областа погодена од пукнатината и морфологијата на мрежата на пукнатините со локалните резидуални напрегања.

Лоренс соработник Беј Вранкен, водечкиот автор на трудот и главен истражувач, ги дизајнираше и изведе експериментите, а исто така го спроведе најголемиот дел од анализата на податоците.

„Имав хипотеза дека ќе има одложување на пукањето за волфрам, но резултатите значително ги надминаа моите очекувања“, рече Вранкен. „Термомеханичкиот модел даде објаснување за сите наши експериментални набљудувања, и двете беа доволно детални за да се долови зависноста од стапката на напор на DBT. Со овој метод, имаме одлична алатка за одредување на најефикасните стратегии за елиминирање на пукањето за време на LPBF на волфрам.

Истражувачите рекоа дека работата обезбедува детално, фундаментално разбирање за влијанието на параметрите на процесот и геометријата на топењето врз формирањето на пукнатината и го покажува влијанието на составот на материјалот и претходното загревање врз структурниот интегритет на деловите испечатени со волфрам. Тимот заклучи дека додавањето на одредени елементи од легура може да помогне да се намали транзицијата на DBT и да се зајакне металот, додека претходното загревање може да помогне во ублажувањето на микропукнувањето.

Тимот ги користи резултатите за да ги процени постоечките техники за ублажување на пукнатините, како што се модификациите на процесите и легурите. Наодите, заедно со дијагностиката развиена за студијата, ќе бидат клучни за крајната цел на Лабораторијата за 3-Д печатење на делови од волфрам без пукнатини кои можат да издржат екстремни средини, велат истражувачите.