בשנים האחרונות ניתן היה להשתמש בקרני לייזר ובקרני אלקטרונים ל"הדפסה" של אובייקטים הנדסיים בעלי צורות מורכבות שלא ניתן להשיג על ידי ייצור קונבנציונלי. תהליך הייצור המוסף (AM) או הדפסת תלת מימד של חומרים מתכתיים כרוך בהתכה ומיזוג של חלקיקי אבקה עדינים ב"בריכה" תת-מילימטרית המיוצרת בתנאים הבאים (כל חלקיק עדין בערך פי 3 מחול חוף) מיקוד קרן הלייזר או אלומת אלקטרונים על החומר.
טרזה פולוק, פרופסור למדעי החומרים ודיקן חבר של בית הספר להנדסה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, אמרה: "הקרן הממוקדת ביותר מספקת שליטה מדויקת ויכולה "לכוון" ביצועים במקומות מרכזיים על האובייקט המודפס. "למרבה הצער. , ב סגסוגות מתכת מתקדמות רבות המשמשות בסביבות עתירות חום וקורוזיביות קיצוניות בהן נתקלים ביישומי אנרגיה, חלל וגרעין אינן תואמות תהליכי ייצור תוספים. "
עבור Pollock, מדען בעל שם עולמי העוסק בחומרי מתכת וציפוי מתקדמים, האתגר של גילוי חומרים חדשים תואמים AM הוא בלתי ניתן לעצירה. היא אמרה: "זה מאוד מעניין כי קבוצה של סגסוגות תואמות מאוד יכולה לשנות את הייצור של חומרי מתכת בעלי ערך כלכלי גבוה, כלומר חומרים יקרים, כי המרכיבים שלהם נדירים יחסית בקרום כדור הארץ. עיצובים עם צורות גיאומטריות מורכבות יכולים להיות מיוצר, להפחית בזבוז חומרים.
"לא ניתן להדפיס את רוב הסגסוגות בעלות חוזק אולטרה-גבוה שעובדות בסביבות קיצוניות כי הן יסדקו", המשיך פולוק, פרופסור לחומרים מובחנים של ALCOA. "כאשר החומרים נלקחים החוצה ועוברים טיפול חום כלשהו, כשהם עדיין במצב מודפס, הם עלולים להישבר במצב נוזלי, או להישבר במצב מוצק. זה מונע מאנשים להשתמש במטוסי הסגסוגת שאנו משתמשים בהם כיום. יישומים כמו הבאים המנוע מודפס עם עיצובים חדשים, שיכולים לשפר מאוד את הביצועים או את יעילות האנרגיה, למשל."
כעת, במאמר ב-Nature Communications, פולוק משתף פעולה עם Carpenter Technologies, Oak Ridge National Laboratory, מדעני UCSB כריס טורבט וגארת' סיוארד, ודוקטורט של UCSB. תלמידיהם של שון מאריי, קירה פוש ואנדרו פולונסקי תיארו סוג חדש של סגסוגת-על שמתגברת על בעיית הסדקים הזו. לכן, יש צורך להגביר את השימוש ב-AM לייצור רכיבים חד פעמיים מורכבים ללחץ גבוה וחוזק גבוה. סביבת ביצועים.
מחקר זה נתמך על ידי מלגת פקולטה של 3 מיליון דולר של פולוק (VBFF) ממשרד ההגנה האמריקאי בשנת 2017. VBFF הוא פרס החוקר היחיד היוקרתי ביותר של משרד ההגנה, התומך במחקר בסיסי שעשוי להיות מהפך.
במאמר זה, המחבר מתאר מחלקה חדשה של סגסוגות-על ניתנות להדפסה בתלת-ממד בעלות חוזק גבוה, עמידות לפגמים, המוגדרות כסגסוגות טיפוסיות מבוססות ניקל שיכולות לשמור על שלמות החומר שלהן בטמפרטורות של עד 3% מנקודת ההיתוך שלהן. רוב הסגסוגות יסדקו ב-90% מטמפרטורת ההיתוך שלהן. סגסוגות העל החדשות הללו מכילות כמויות שוות בערך של קובלט (Co) וניקל (Ni), כמו גם כמויות קטנות יותר של יסודות אחרים. חומרים אלו מתאימים להדפסת תלת מימד נטולת סדקים על ידי המסת קרן אלקטרונים (EBM) ולשיטת לייזר אבקת לייזר מאתגרת יותר, מה שהופך אותם למגוון עבור מדפסות רבות הנכנסות לשוק.
מכיוון שלסגסוגות-על על בסיס ניקל יש תכונות מכניות מצוינות בטמפרטורות גבוהות, הן מהווים את החומר המועדף עבור רכיבים מבניים כגון להבי טורבינת גביש יחיד (SX) ולהבים המשמשים באזור החם של מנועי מטוסים. בגרסה של סגסוגת העל שפותחה על ידי הצוות, אמר פולוק: "השיעור הגבוה של קובלט מאפשר לנו לעצב את המאפיינים של המצב הנוזלי והמוצק של הסגסוגת כדי להפוך אותה לתואמת לתנאי הדפסה שונים."
פרויקט שממומן על ידי הקרן הלאומית למדע (NSF) ותואם את יוזמת הגנום הלאומי של הגנום השלים עבודה קודמת וקידם את הפיתוח של סגסוגות חדשות. המטרה הבסיסית של הפרויקט היא פיתוח מתקדם החומר "תומך במחקר במהירות כפולה כדי לעמוד באתגרים העצומים העומדים בפני החברה".
עבודת ה-NSF של פולוק בתחום זה בוצעה בשיתוף פעולה עם קרלוס ג' לוי ואנטון ואן דר ון, פרופסורים לחומרים אחרים ב-UCSB. עבודתם כרוכה בפיתוח ואינטגרציה של קבוצה של כלי חישוב ותפוקה גבוהה לתכנון סגסוגת כדי לחקור את שטח ההרכב הרב-רכיבי הגדול הנדרש לגילוי סגסוגות חדשות. בזמן שדן במאמר החדש, פולוק גם הכיר בתפקיד החשוב של סביבת המחקר השיתופית של בית הספר להנדסה כדי לאפשר עבודה זו.
קישור למאמר זה: יוצאת סגסוגת סופר עמידה לפגמים שניתן להדפיס בתלת מימד
הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית