Elaborazione di collimatori di forma complessa realizzati mediante produzione additiva a legante di B 4 C e infiltrazione senza pressione di fusione di Alluminio

Elaborazione di collimatori complessi tramite la produzione di additivi Jet Binder

Gli autori Corson L. Cramer, Amy M. Elliott, James O. Kiggans, Bianca Haberl e David C. Anderson esplorano nuove tecniche nella loro recente pubblicazione, “Elaborazione di collimatori di forma complessa realizzati mediante produzione additiva a legante di B 4 C e infiltrazione senza pressione di fusione di Al . ‘

In questo studio, i ricercatori mirano a creare campioni di collimatore tramite la produzione di additivi per leganti per ulteriori analisi nella creazione di geometrie ad alta densità. Spiegando che i dispositivi che possono essere utilizzati per manipolare i neutroni possono essere utili per valutare una varietà di materiali diversi, i ricercatori sottolineano che i collimatori in particolare possono prevenire la dispersione di diversi raggi (raggi X, raggi gamma e altro). Sottolineano inoltre che gli isotopi devono avere sezioni trasversali di assorbimento di neutroni molto grandi per questo processo, con materiali tipici che solitamente includono cadmio, boro e gadolinio.

“Man mano che le lunghezze d’onda dei neutroni si accorciano (o l’energia aumenta), le sezioni trasversali di assorbimento si riducono. I materiali a base B sono scelti in questa ricerca per due motivi. In primo luogo, è il materiale più sicuro e più semplice da elaborare con polveri dall’elenco di tre candidati summenzionati per assorbitori di neutroni. In secondo luogo, materiali come Cd o Gd hanno un taglio nella loro sezione di assorbimento a energie più elevate mentre B non lo fa ”, affermano i ricercatori.

Poiché B 4 C può essere facilmente processato in polvere, può essere stampato in 3D come preforma, con adesivo cianoacrilato per supporto strutturale. Qui le forme del collimatore sono state “infiltrate” con tre gradi Al per includere:

In particolare, AA 2024 è stato scelto per la facilità di trasformarlo in un composito, mentre altri gradi vengono utilizzati per confrontare microstrutture diverse. Il team ha richiesto compositi robusti per l’uso in applicazioni di collimatore qui, e per la verifica relativa all’uso in questo studio, hanno compilato i dati da altri campioni della stessa geometria.

“Questo approccio ha tre risultati di livello superiore: uno, la modellatura del materiale è migliorata; secondo, i materiali funzionano bene come collimatore in termini di assorbimento dei neutroni sulla capacità di essere modellati come desiderato; e tre, il materiale è utile in sistemi che richiedono elevati carichi meccanici “, hanno affermato i ricercatori.

Sono stati in grado di creare ed elaborare numerosi compositi B 4 C-Al altamente densi , fabbricati tramite BJAM. Le preforme in polvere, “successivamente prive di pressione”, sono state infiltrate con leghe di alluminio e le preforme di B 4 C sono state sottoposte a traspirazione, in alluminio fuso ad alte temperature.

“È possibile ottenere una densità molto elevata, fino al 97% di TD. Inoltre, è stato riscontrato che la modellatura a rete della parte stampata è stata mantenuta, quindi le parti possono essere utilizzate per applicazioni senza ulteriori lavorazioni. La durezza di Vickers del composito è alta quanto 283 HV “, hanno concluso i ricercatori.

“I dati sulla diffrazione dei neutroni mostrano che il campione infiltrato con Al aveva una dispersione minore e una schermatura leggermente migliore rispetto al campione infiltrato con la supercolla. Utilizzando BJAM e l’infiltrazione in fusione senza pressione per l’elaborazione, la produttività di questo materiale può essere aumentata per applicazioni e si possono produrre collimatori personalizzati e complessi. “

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