W ostatnich latach stało się możliwe wykorzystanie wiązek laserowych i wiązek elektronów do „drukowania” obiektów inżynierskich o skomplikowanych kształtach, których nie można uzyskać w konwencjonalnej produkcji. Proces wytwarzania przyrostowego (AM) lub drukowanie 3D materiałów metalowych polega na topieniu i stapianiu drobnych cząstek proszku w submilimetrowym „basenie” wytwarzanym w następujących warunkach (każda cząstka jest około 10 razy drobniejsza niż piasek na plaży) Skupienie wiązki laserowej lub wiązka elektronów na materiale.
Tresa Pollock, profesor inżynierii materiałowej i zastępca dziekana School of Engineering na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara, powiedziała: „Wysoce skupiona wiązka zapewnia precyzyjną kontrolę i może „dostroić” wydajność w kluczowych miejscach drukowanego obiektu. , w Wiele zaawansowanych stopów metali stosowanych w ekstremalnie wysokich temperaturach i środowiskach korozyjnych chemicznie spotykanych w zastosowaniach energetycznych, kosmicznych i jądrowych nie jest kompatybilnych z procesami wytwarzania przyrostowego. ”
Dla Pollocka, światowej sławy naukowca zajmującego się badaniami nad zaawansowanymi materiałami metalowymi i powłokami, wyzwanie, jakim jest odkrycie nowych materiałów kompatybilnych z AM, jest nie do powstrzymania. Powiedziała: „To bardzo interesujące, ponieważ zestaw wysoce kompatybilnych stopów może zmienić produkcję materiałów metalowych o wysokiej wartości ekonomicznej, czyli materiałów drogich, ponieważ ich składniki są stosunkowo rzadkie w skorupie ziemskiej. Projekty o złożonych kształtach geometrycznych mogą być produkowane, Zmniejszenie odpadów materiałowych.
„Większości ultrawytrzymałych stopów, które działają w ekstremalnych środowiskach, nie można drukować, ponieważ pękają” – kontynuował Pollock, profesor ds. materiałów wyróżniających ALCOA. „Kiedy materiały zostaną wyjęte i poddane obróbce cieplnej, gdy są jeszcze w stanie zadrukowanym, mogą pęknąć w stanie ciekłym lub pęknąć w stanie stałym. Uniemożliwia to ludziom korzystanie z samolotów ze stopów, których obecnie używamy aplikacje, takie jak następujące Silnik jest drukowany z nowymi projektami, co może znacznie poprawić na przykład wydajność lub efektywność energetyczną.”
Teraz, w artykule w Nature Communications, Pollock współpracuje z Carpenter Technologies, Oak Ridge National Laboratory, naukowcami z UCSB Chrisem Torbetem i Garethem Sewardem oraz doktorem z UCSB. Uczniowie Seana Murraya, Kiry Puscha i Andrew Polonsky’ego opisali nowy rodzaj superstopu, który rozwiązuje ten problem pękania. Dlatego konieczne jest zwiększenie wykorzystania AM do produkcji złożonych elementów jednorazowych o wysokim naprężeniu i wysokiej wytrzymałości. Środowisko wydajności.
Badania te były wspierane przez Pollock’s 3 mln dolarów Vanneval Bush Faculty Fellowship (VBFF) z Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych w 2017 roku. VBFF to najbardziej prestiżowa pojedyncza nagroda naukowa przyznawana przez Departament Obrony, wspierająca badania podstawowe, które mogą być przełomowe.
W tym artykule autor opisuje nową klasę wysokowytrzymałych, odpornych na uszkodzenia, nadających się do druku 3D nadstopów, definiowanych jako typowe stopy na bazie niklu, które mogą zachować integralność materiału w temperaturach do 90% ich temperatury topnienia. Większość stopów pęka przy 50% ich temperatury topnienia. Te nowe superstopy zawierają w przybliżeniu równe ilości kobaltu (Co) i niklu (Ni), a także mniejsze ilości innych pierwiastków. Materiały te nadają się do drukowania 3D bez pęknięć za pomocą topienia wiązką elektronów (EBM) i bardziej wymagającej metody laserowego łoża proszkowego, dzięki czemu są uniwersalne dla wielu drukarek wchodzących na rynek.
Ponieważ superstopy na bazie niklu mają doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, są materiałem z wyboru na elementy konstrukcyjne, takie jak łopatki turbiny z monokryształu (SX) i łopatki stosowane w gorącej strefie silników lotniczych. W wariancie nadstopu opracowanego przez zespół Pollock powiedział: „Wysoki udział kobaltu pozwala nam zaprojektować właściwości stopu w stanie ciekłym i stałym, aby był on kompatybilny z różnymi warunkami drukowania”.
Projekt finansowany przez National Science Foundation (NSF) i zgodny z National Genome Genome Initiative zakończył poprzednie prace i promował rozwój nowych stopów. Podstawowym celem projektu jest opracowanie zaawansowanego materiału „wspiera badania w dwukrotnie szybszym tempie, aby sprostać ogromnym wyzwaniom stojącym przed społeczeństwem”.
Praca Pollocka NSF w tej dziedzinie została przeprowadzona we współpracy z Carlosem G. Levi i Antonem Van der Venem, profesorami innych materiałów na UCSB. Ich praca obejmuje opracowanie i integrację zestawu narzędzi obliczeniowych i wysokowydajnych narzędzi do projektowania stopów w celu zbadania dużej przestrzeni składu wieloskładnikowego wymaganej do odkrycia nowych stopów. Omawiając nowy artykuł, Pollock potwierdził również ważną rolę środowiska badawczego opartego na współpracy Szkoły Inżynierskiej w umożliwieniu tej pracy.
Link do tego artykułu: Wychodzi odporny na uszkodzenia super stop, który można wydrukować w 3D
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
