钨在3D打印中国防和能源行业的应用

钨在3D打印中国防和能源行业的应用

2020-10-09 15:51:38 11

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员已经确定了添加剂制造过程中钨中观察到微裂纹的原因。通过结合模拟和高速视频,研究人员可以实时观察3D打印过程。通过他们的技术,该团队确定了某种再应力,应变率和温度等变量为开裂的原因。科学家的发现可以作为其他无裂纹金属零件3D打印的基础,并在国防和能源行业有潜在的应用。

碳化钨首席官员,malyaliboibomatthews说:钨因其独特的性能在能源部和国防部的具体任务应用中发挥了重要作用。因此,这些工作有助于钨材料的制造和加工铺平道路,可能对这些任务产生重大影响。

3d打印机

钨的微裂纹倾向

钨是一种具有中等热膨胀,高熔点,高透过率的金属三维印刷材料,其热力学性能和高密度,低溅射侵蚀转变转变非常适合在极端环境中使用。虽然钨具有良好的性能,过渡限制了印刷材料的热工作范围。当金属在高温(如3d印刷)下冷却后,金属继续受到冷却。最低温度会导致延伸性急剧下降,导致残余应力和微裂纹。

在激光粉末熔化(lpbf)印刷过程中,材料的连续快速加热也会导致更高的残余应力,从而导致最终产品的变形,甚至可以理解为dbt会导致lpf3d印刷钨中的微裂纹,以前的研究人员试图在钨中加入纳米ZRC粉,但结果并不相同。


为了找到微裂纹原因的最终答案,llnl团队开发了一种用于lbpbf打印的现场监测方法,以更详细地研究dbt过渡。

LLNL小组的现场观察方法

为了充分评估裂纹与温度引起的应力之间的关系,llnl科学家们使用了光子sa-x2高速摄像机,这种装置集中在轨道中心,用激光扫描整幅图像。分别使用导航6000系统,钨芯片集中扫描和高斯光束直径50m和100m,研究了光斑大小对过程的影响,的影响,每个参数重复20次。研究人员使用了llnl的diablolagrangian元素编码软件,此时对钨基板上行走的热力学和热力学模拟。

即使用半对称模拟了模拟的尺寸,每个模拟都使用了大约100万个元素,每个计算时间约为1000cpu-h,试验结果表明,熔池被替换,开始出现裂纹。

为了解决dbt所涉及的残余应力问题,研究小组发现,有必要将机器的优化参数与材料的组成结合起来,预测和控制室内的氧含量以降低应变率。

llnl研究小组认为,他们的发现是在极端环境下使用3d打印非裂纹钨零件的另一个目标。我认为钨的裂纹会有所改善,但结果比我预期的要好很多。通过这种方法,我们有一个很好的工具来确定消除lpbf期间钨裂纹的最有效策略。

3D打印行业中的钨

3d打印机供应商exone与全球钨粉公司建立了合作关系,以促进钨粉在接合生产中的应用。

癌症研究所(icr)和皇家马斯登医院的科学家们在伽马相机中使用3d打印的钨芯片进行进一步的医学成像。成像技术捕捉到注射给癌症患者的药物所释放的辐射痕迹。和合成金属生产商普通碳化物公司获得了57529美元的赠款,用于研究碳化钨在3d打印中的应用。这联合研究允许通用硬件共同分担扩大其产品组合和开发更复杂和多功能零件的成本。


文章内容来源于网络------

标签: 3D打印
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