Duke u mburrur mepikat më të larta të shkrirjes dhe vlimitnga të gjithë elementët e njohur,tungsteniështë bërë një zgjedhje popullore për aplikacionet që përfshijnë temperatura ekstreme, duke përfshirëfilamente të llambave, saldimi me hark, mbrojtje nga rrezatimidhe së fundmi simaterial që përballet me plazmënnë reaktorët e shkrirjes si ITER Tokamak.

Megjithatë,brishtësia e natyrshme e tungstenit, dhe mikroçarjet që ndodhin gjatë prodhimit shtesë (Printim 3D) memetal i rrallë, ka penguar miratimin e saj të gjerë.

Për të karakterizuar se si dhe pse krijohen këto mikroçarje, shkencëtarët e Laboratorit Kombëtar të Lawrence Livermore (LLNL) kanë kombinuar simulimet termomekanike me videot me shpejtësi të lartë të marra gjatë procesit të printimit 3-D të metalit me shkrirje pluhur-shtretër lazer (LPBF). Ndërsa kërkimi i mëparshëm ishte i kufizuar në ekzaminimin e çarjeve pas ndërtimit, shkencëtarët për herë të parë ishin në gjendje të vizualizonin tranzicionin duktil në brishtë (DBT) në tungsten në kohë reale, duke i lejuar ata të vëzhgonin sesi mikroçarjet filluan dhe përhapeshin si metal. ngrohur dhe ftohur. Ekipi ishte në gjendje të lidhte fenomenin e mikroçarjes me variabla të tillë si stresi i mbetur, shkalla e tendosjes dhe temperatura, dhe të konfirmonte se DBT shkaktoi plasaritjen.

Studiuesit thanë se studimi, i botuar së fundmi në revistën Acta Materialia dhe i paraqitur në numrin e shtatorit të Buletinit prestigjioz MRS, zbulon mekanizmat themelorë pas plasaritjes nëTungsten i printuar 3-Ddhe vendos një bazë për përpjekjet e ardhshme për të prodhuar pjesë pa çarje nga metali.

“Për shkak të vetive unike,tungstenika luajtur një rol të rëndësishëm në aplikacionet specifike të misionit për Departamentin e Energjisë dhe Departamentin e Mbrojtjes, "tha bashkë-hetuesi Manyalibo "Ibo" Matthews. “Kjo punë ndihmon në hapjen e rrugës drejt territorit të ri të përpunimit të prodhimit të aditivëvetungsteniqë mund të ketë ndikim të rëndësishëm në këto misione.”

Nëpërmjet vëzhgimeve të tyre eksperimentale dhe modelimit kompjuterik të kryer duke përdorur kodin e elementeve të fundme Diablo të LLNL, studiuesit zbuluan se mikrokrisja në tungsten ndodh në një dritare të vogël midis 450 dhe 650 gradë Kelvin dhe varet nga shpejtësia e sforcimit, e cila ndikohet drejtpërdrejt nga parametrat e procesit. Ata gjithashtu ishin në gjendje të lidhin madhësinë e zonës së prekur nga plasaritja dhe morfologjinë e rrjetit të plasaritjes me streset e mbetura lokale.

Lawrence Fellow Bey Vrancken, autori kryesor i gazetës dhe bashkë-hetuesi kryesor, projektoi dhe kreu eksperimentet dhe gjithashtu kreu shumicën e analizave të të dhënave.

"Unë kisha hipotezuar se do të kishte një vonesë në plasaritjen për tungsten, por rezultatet i tejkaluan shumë pritjet e mia," tha Vrancken. “Modeli termomekanik dha një shpjegim për të gjitha vëzhgimet tona eksperimentale, dhe të dyja ishin mjaft të detajuara për të kapur varësinë e shkallës së sforcimit të DBT. Me këtë metodë, ne kemi një mjet të shkëlqyer për të përcaktuar strategjitë më efektive për të eliminuar plasaritjen gjatë LPBF të tungstenit.

Studiuesit thanë se puna ofron një kuptim të detajuar dhe themelor të ndikimit të parametrave të procesit dhe gjeometrisë së shkrirjes në formimin e çarjeve dhe tregon ndikimin e përbërjes së materialit dhe ngrohjes paraprake në integritetin strukturor të pjesëve të printuara me tungsten. Ekipi arriti në përfundimin se shtimi i disa elementeve të aliazhit mund të ndihmojë në reduktimin e tranzicionit DBT dhe forcimin e metalit, ndërsa ngrohja paraprake mund të ndihmojë në zbutjen e mikroçarjes.

Ekipi po përdor rezultatet për të vlerësuar teknikat ekzistuese të zbutjes së plasaritjeve, të tilla si modifikimet e procesit dhe aliazhit. Gjetjet, së bashku me diagnostikimin e zhvilluar për studimin, do të jenë vendimtare për qëllimin përfundimtar të Laboratorit për printimin 3-D të pjesëve tungsteni pa çarje që mund t'i rezistojnë mjediseve ekstreme, thanë studiuesit.