बढाई मारणेसर्वोच्च वितळणे आणि उकळत्या बिंदूसर्व ज्ञात घटकांचे,टंगस्टनअत्यंत तापमानाचा समावेश असलेल्या ऍप्लिकेशन्ससाठी एक लोकप्रिय पर्याय बनला आहेलाइट बल्ब फिलामेंट्स, आर्क वेल्डिंग, विकिरण संरक्षणआणि, अगदी अलीकडे, म्हणूनप्लाझ्मा-फेसिंग सामग्रीITER टोकमाक सारख्या फ्यूजन अणुभट्ट्यांमध्ये.

तथापि,टंगस्टनचा जन्मजात ठिसूळपणा, आणि ऍडिटीव्ह उत्पादन करताना उद्भवणारे मायक्रोक्रॅकिंग (3-डी प्रिंटिंग) सहदुर्मिळ धातू, त्याच्या व्यापक दत्तक घेण्यास अडथळा आणला आहे.

हे मायक्रोक्रॅक्स कसे आणि का तयार होतात हे ओळखण्यासाठी, लॉरेन्स लिव्हरमोर नॅशनल लॅबोरेटरी (LLNL) शास्त्रज्ञांनी लेसर पावडर-बेड फ्यूजन (LPBF) मेटल 3-डी प्रिंटिंग प्रक्रियेदरम्यान घेतलेल्या हाय-स्पीड व्हिडिओसह थर्मोमेकॅनिकल सिम्युलेशन एकत्र केले आहे. पूर्वीचे संशोधन केवळ बिल्डनंतर क्रॅकचे परीक्षण करण्यापुरते मर्यादित होते, शास्त्रज्ञ प्रथमच टंगस्टनमधील डक्टाइल-टू-ब्रिटल ट्रान्झिशन (डीबीटी) ची वास्तविक वेळेत कल्पना करू शकले, ज्यामुळे त्यांना सूक्ष्म क्रॅक कसे सुरू झाले आणि धातूच्या रूपात पसरले हे पाहण्यास अनुमती दिली. गरम आणि थंड. टीम मायक्रोक्रॅकिंगच्या घटनेला अवशिष्ट ताण, स्ट्रेन रेट आणि तापमान यासारख्या व्हेरिएबल्सशी परस्परसंबंधित करू शकली आणि क्रॅकिंगमुळे डीबीटीची पुष्टी केली.

संशोधकांनी सांगितले की, अलीकडेच ॲक्टा मटेरिआलिया या जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या आणि प्रतिष्ठित MRS बुलेटिनच्या सप्टेंबरच्या अंकात वैशिष्ट्यीकृत केलेला अभ्यास, क्रॅक होण्यामागील मूलभूत यंत्रणा उघड करतो.3-डी-मुद्रित टंगस्टनआणि धातूपासून क्रॅक-मुक्त भाग तयार करण्यासाठी भविष्यातील प्रयत्नांसाठी आधाररेखा सेट करते.

"त्याच्या अद्वितीय गुणधर्मांमुळे,टंगस्टनऊर्जा विभाग आणि संरक्षण विभागासाठी मिशन-विशिष्ट अनुप्रयोगांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली आहे,” सह-मुख्य अन्वेषक मन्यालिबो “आयबो” मॅथ्यू म्हणाले. “हे काम नवीन ऍडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग प्रोसेसिंग क्षेत्रासाठी मार्ग मोकळा करण्यात मदत करतेटंगस्टनज्याचा या मोहिमांवर महत्त्वपूर्ण परिणाम होऊ शकतो.”

LLNL च्या डायब्लो मर्यादित घटक कोडचा वापर करून केलेल्या त्यांच्या प्रायोगिक निरीक्षणे आणि संगणकीय मॉडेलिंगद्वारे, संशोधकांना असे आढळले की टंगस्टनमधील मायक्रोक्रॅकिंग 450 आणि 650 अंश केल्विन दरम्यानच्या लहान विंडोमध्ये होते आणि ते स्ट्रेन रेटवर अवलंबून असते, ज्याचा थेट प्रभाव प्रक्रिया पॅरामीटर्सवर होतो. ते क्रॅक-प्रभावित क्षेत्राचा आकार आणि क्रॅक नेटवर्क मॉर्फोलॉजीचा स्थानिक अवशिष्ट ताणांशी संबंध जोडण्यास सक्षम होते.

लॉरेन्स फेलो बे व्रँकेन, पेपरचे प्रमुख लेखक आणि सह-मुख्य अन्वेषक, यांनी प्रयोगांची रचना आणि सादरीकरण केले आणि बहुतेक डेटा विश्लेषण देखील केले.

"टंगस्टनच्या क्रॅकिंगला उशीर होईल असे मी गृहित धरले होते, परंतु परिणाम माझ्या अपेक्षेपेक्षा जास्त आहेत," व्रँकेन म्हणाले. “थर्मोमेकॅनिकल मॉडेलने आमच्या सर्व प्रायोगिक निरिक्षणांसाठी स्पष्टीकरण दिले आणि दोन्ही डीबीटीचे ताण दर अवलंबित्व कॅप्चर करण्यासाठी पुरेसे तपशीलवार होते. या पद्धतीसह, आमच्याकडे टंगस्टनच्या LPBF दरम्यान क्रॅकिंग दूर करण्यासाठी सर्वात प्रभावी धोरणे निर्धारित करण्यासाठी एक उत्कृष्ट साधन आहे.”

संशोधकांनी सांगितले की हे कार्य क्रॅक निर्मितीवर प्रक्रिया पॅरामीटर्स आणि वितळलेल्या भूमितीच्या प्रभावाची तपशीलवार, मूलभूत समज प्रदान करते आणि टंगस्टनसह मुद्रित केलेल्या भागांच्या संरचनात्मक अखंडतेवर सामग्रीची रचना आणि प्रीहीटिंगचा प्रभाव दर्शविते. संघाने निष्कर्ष काढला की मिश्रधातूचे काही घटक जोडल्याने DBT संक्रमण कमी होण्यास आणि धातू मजबूत होण्यास मदत होऊ शकते, तर प्रीहीटिंग मायक्रोक्रॅकिंग कमी करण्यास मदत करू शकते.

कार्यसंघ विद्यमान क्रॅक-शमन तंत्रांचे मूल्यांकन करण्यासाठी परिणाम वापरत आहे, जसे की प्रक्रिया आणि मिश्र धातु बदल. अभ्यासासाठी विकसित केलेल्या डायग्नोस्टिक्ससह निष्कर्ष, 3-डी प्रिंटिंग क्रॅक-फ्री टंगस्टन भागांच्या अंतिम उद्दिष्टासाठी प्रयोगशाळेचे महत्त्वपूर्ण ठरतील जे अत्यंत वातावरणाचा सामना करू शकतात, संशोधकांनी सांगितले.