Boasting l-l-ogħla punti tat-tidwib u tat-togħlijatal-elementi kollha magħrufa,tungstenusaret għażla popolari għal applikazzjonijiet li jinvolvu temperaturi estremi, inklużifilamenti tal-bozoz tad-dawl, iwweldjar bl-ark, protezzjoni mir-radjazzjoniu, aktar reċentement, bħalamaterjal li jiffaċċja l-plażmaf’reatturi tal-fużjoni bħall-ITER Tokamak.

Madankollu,fraġilità inerenti tat-tungstenu, u l-mikrocracking li jseħħ waqt il-manifattura addittiv (Stampar 3-D) bil-metall rari, ixekkel l-adozzjoni mifruxa tagħha.

Biex jikkaratterizzaw kif u għaliex jiffurmaw dawn il-mikroxquq, ix-xjentisti tal-Laboratorju Nazzjonali ta 'Lawrence Livermore (LLNL) għaqqdu simulazzjonijiet termomekkaniċi ma' vidjows b'veloċità għolja meħuda waqt il-proċess tal-istampar 3-D tal-metall tal-laser powder-bed fusion (LPBF). Filwaqt li r-riċerka preċedenti kienet limitata għall-eżaminazzjoni ta’ xquq wara l-bini, ix-xjentisti għall-ewwel darba setgħu jivviżwalizzaw it-transizzjoni duttili għal fraġli (DBT) fit-tungstenu f’ħin reali, u ppermettilhom josservaw kif il-mikroxquq inbdew u nfirxu bħala l-metall. imsaħħan u mkessaħ. It-tim kien kapaċi jikkorrelata l-fenomenu tal-mikrocracking ma 'varjabbli bħal stress residwu, rata ta' tensjoni u temperatura, u jikkonferma li d-DBT ikkawża l-qsim.

Ir-riċerkaturi qalu li l-istudju, ippubblikat reċentement fil-ġurnal Acta Materialia u li deher fil-ħarġa ta’ Settembru tal-MRS Bulletin prestiġjuż, jikxef il-mekkaniżmi fundamentali wara l-qsim fil-qasam.Tungstenu stampat 3-Du jistabbilixxi linja bażi għal sforzi futuri biex jiġu prodotti partijiet mingħajr xquq mill-metall.

“Minħabba l-proprjetajiet uniċi tagħha,tungstenukellu rwol sinifikanti fl-applikazzjonijiet speċifiċi għall-missjoni għad-Dipartiment tal-Enerġija u d-Dipartiment tad-Difiża, "qal il-ko-investigatur prinċipali Manyalibo "Ibo" Matthews. “Dan ix-xogħol jgħin biex iwitti t-triq lejn territorju ġdid għall-ipproċessar tal-manifattura addittivatungstenuli jista’ jkollu impatt sinifikanti fuq dawn il-missjonijiet.”

Permezz tal-osservazzjonijiet sperimentali tagħhom u l-immudellar komputazzjonali mwettqa bl-użu tal-kodiċi tal-element finit Diablo ta 'LLNL, ir-riċerkaturi sabu li l-mikrocracking fit-tungstenu jseħħ f'tieqa żgħira bejn 450 u 650 grad Kelvin u huwa dipendenti fuq ir-rata tat-tensjoni, li hija influwenzata direttament mill-parametri tal-proċess. Huma setgħu wkoll jikkorrelataw id-daqs taż-żona affettwata mix-xquq u l-morfoloġija tan-netwerk tal-qsim ma 'stress residwu lokali.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, l-awtur ewlieni tal-karta u ko-investigatur prinċipali, iddisinja u wettaq l-esperimenti u wettaq ukoll il-biċċa l-kbira tal-analiżi tad-dejta.

"Kelli ipotesizzat li kien se jkun hemm dewmien fil-qsim għat-tungstenu, iżda r-riżultati qabżu bil-kbir l-aspettattivi tiegħi," qal Vrancken. "Il-mudell termomekkaniku pprovda spjegazzjoni għall-osservazzjonijiet sperimentali kollha tagħna, u t-tnejn kienu dettaljati biżżejjed biex jaqbdu d-dipendenza fuq ir-rata tat-tensjoni tad-DBT. B'dan il-metodu, għandna għodda eċċellenti biex niddeterminaw l-aktar strateġiji effettivi biex neliminaw il-qsim waqt LPBF tat-tungstenu.

Ir-riċerkaturi qalu li x-xogħol jipprovdi fehim dettaljat u fundamentali tal-influwenza tal-parametri tal-proċess u l-ġeometrija tat-tidwib fuq il-formazzjoni ta 'xquq u juri l-kompożizzjoni tal-materjal tal-impatt u t-tisħin minn qabel għandhom fuq l-integrità strutturali tal-partijiet stampati bit-tungstenu. It-tim ikkonkluda li ż-żieda ta 'ċerti elementi ta' liga tista 'tgħin biex tnaqqas it-tranżizzjoni DBT u tissaħħaħ il-metall, filwaqt li t-tisħin minn qabel jista' jgħin biex itaffu l-mikrocracking.

It-tim qed juża r-riżultati biex jevalwa tekniki eżistenti ta 'mitigazzjoni ta' xquq, bħal modifiki tal-proċess u tal-liga. Ir-riċerkaturi qalu li s-sejbiet, flimkien mad-dijanjostiċi żviluppati għall-istudju, se jkunu kruċjali għall-għan aħħari tal-Laboratorju tal-istampar 3-D ta 'partijiet tat-tungstenu mingħajr xquq li jistgħu jifilħu ambjenti estremi.