Хвалисе сенајвише тачке топљења и кључањасвих познатих елемената,волфрамје постао популаран избор за апликације које укључују екстремне температуре, укључујућифиламенти сијалица, електролучно заваривање, заштита од зрачењаа у новије време каоматеријал који је окренут плазмиу фузионим реакторима као што је ИТЕР Токамак.

међутим,инхерентна крхкост волфрамаи микропукотине које настају током адитивне производње (3-Д штампање) саретки метал, ометао је његово широко усвајање.

Да би окарактерисали како и зашто настају ове микропукотине, научници из Националне лабораторије Лоренс Ливермор (ЛЛНЛ) комбиновали су термомеханичке симулације са видео записима велике брзине снимљеним током процеса 3-Д штампања метала ласерске фузије праха (ЛПБФ). Док су претходна истраживања била ограничена на испитивање пукотина након изградње, научници су по први пут били у могућности да визуализују прелаз од дуктилног до кртог (ДБТ) у волфраму у реалном времену, омогућавајући им да посматрају како се микропукотине иницирају и шире као метал загрејан и охлађен. Тим је успео да повеже феномен микропукотина са варијаблама као што су заостали напон, брзина деформације и температура, и потврди да је ДБТ изазвао пуцање.

Истраживачи су рекли да студија, која је недавно објављена у часопису Ацта Материалиа и представљена у септембарском издању престижног МРС Билтена, открива основне механизме који стоје иза пуцања у3-Д штампан волфрами поставља основу за будуће напоре за производњу делова без пукотина од метала.

„Због својих јединствених својстава,волфрамје одиграо значајну улогу у апликацијама за специфичне мисије за Министарство енергетике и Министарство одбране“, рекао је главни истражитељ Маниалибо „Ибо“ Маттхевс. „Овај рад помаже да се отвори пут ка новој територији за прераду адитиваволфрамшто може имати значајан утицај на ове мисије."

Кроз своја експериментална запажања и рачунарско моделирање изведено коришћењем ЛЛНЛ-овог Диабло кода коначних елемената, истраживачи су открили да се микропукотине у волфраму јављају у малом прозору између 450 и 650 степени Келвина и да зависи од брзине деформације, на коју директно утичу параметри процеса. Такође су били у стању да повежу величину површине захваћене пукотинама и морфологију мреже пукотина са локалним заосталим напрезањима.

Лоренс Фелоу Беј Вранкен, водећи аутор и ко-главни истраживач, дизајнирао је и извео експерименте, а такође је спровео већину анализе података.

„Претпоставио сам да ће доћи до одлагања пуцања волфрама, али резултати су увелико премашили моја очекивања“, рекао је Вранкен. „Термомеханички модел је пружио објашњење за сва наша експериментална запажања, а оба су била довољно детаљна да обухвате зависност брзине деформације ДБТ-а. Са овом методом, имамо одличан алат за одређивање најефикаснијих стратегија за елиминисање пуцања током ЛПБФ-а волфрама.”

Истраживачи су рекли да рад пружа детаљно, фундаментално разумевање утицаја параметара процеса и геометрије растопа на формирање пукотина и показује утицај састава материјала и предгревања на структурни интегритет делова штампаних волфрамом. Тим је закључио да би додавање одређених елемената легуре могло помоћи у смањењу ДБТ транзиције и јачању метала, док би предгревање могло помоћи у ублажавању микропукотина.

Тим користи резултате да процени постојеће технике ублажавања пукотина, као што су модификације процеса и легуре. Налази, заједно са дијагностиком развијеном за студију, биће пресудни за крајњи циљ Лабораторије да 3-Д штампање волфрамових делова без пукотина који могу да издрже екстремна окружења, рекли су истраживачи.