Le proprietà del tungsteno stampato in 3d

Uno sguardo alle proprietà del tungsteno stampato in 3D

Il tungsteno è un metallo denso e robusto che ha una serie di applicazioni preziose, in particolare nell’industria chimica grazie alla sua resistenza alla corrosione. La sua durezza e il punto di fusione estremamente elevato, tuttavia, ne hanno reso un materiale difficile per la stampa 3D. In un documento intitolato ” Effetto dei parametri di elaborazione sulla densificazione, microstruttura e struttura cristallografica durante la fusione del letto a polvere laser di tungsteno puro “, un gruppo di ricercatori affronta queste sfide.

“Questo lavoro si propone di estendere il suo uso [della lavorazione del letto in polvere laser] ai  metalli refrattari , come quelli considerati in questo articolo in cui  viene studiato il comportamento della polvere di tungsteno puro  “, spiegano i ricercatori. “Una strategia per fabbricare parti ad alta densità è stata sviluppata creando una mappa di processo in cui è stato studiato l’effetto della densità di energia laser. La qualità del processo è stata valutata utilizzando diverse tecniche tra cui microscopia ottica ottica, XCT, SEM ed EBSD. I risultati hanno mostrato che la densità di energia del laser era adeguata per processare il tungsteno per produrre parti funzionali. ”
A seconda delle condizioni di processo, la densità apparente e le densità otticamente determinate del tungsteno variavano dal 94% al 98%, ma le parti mostravano micro incrinature e difetti dovuti a sollecitazioni residue su micro e macro scala.

“L’analisi della microstruttura e della struttura cristallografica locale ha mostrato che il pool di fusione formato sotto il raggio laser favoriva la  solidificazione  in un orientamento preferito da un meccanismo di crescita epitassiale”, proseguono i ricercatori. “L’analisi della tessitura locale EBSD dei campioni di tungsteno mostrava una trama di fibra preferenziale <111> // Z, parallela alla direzione di costruzione.”
Due tipi di campioni di tungsteno sono stati stampati in 3D e sono stati analizzati mediante microscopia elettronica a scansione. Sebbene le parti fossero soggette a fessurazioni, i ricercatori hanno determinato che la densità e la qualità dei campioni prodotti nel processo di stampa 3D erano sufficientemente elevate per l’uso in applicazioni quali la schermatura delle radiazioni mediche e l’imaging nucleare e in altri ambienti al plasma. Hanno anche concluso che i parametri per la fusione del letto a polvere laser potevano essere adattati per fabbricare parti di tungsteno con densità relativamente elevate.

“L’analisi della microstruttura, struttura cristallografica globale e locale ha mostrato una struttura a grana colonnare   generata da un meccanismo di ricrescita epitassiale, come notato in altri processi AM con metalli puri”, aggiungono. “L’uso di una densità di energia laser fino a 348 J / mm 3 ha  portato a campioni che mostrano una insolita consistenza della fibra <111> // Z. Si ipotizza che questo possa essere correlato alla forma più profonda della piscina di fusione rispetto a quella normalmente presente in LPBF a causa dell’alta  conduttività termica  e della  tensione superficiale  del tungsteno, combinata con la rotazione del senso di rotazione di 67 ° impiegata tra gli strati depositati nella macchina AM di Renishaw. ”
Stampa 3D Il tungsteno consente nuove applicazioni per il materiale, poiché può produrre parti con elevati livelli di precisione e complessità. La stampa 3D al tungsteno è stata studiata in precedenza da altri ricercatori e i componenti in tungsteno stampati in 3D sono stati persino commercializzati . Nonostante le sfide, il tungsteno ha dimostrato di essere un prezioso materiale di stampa 3D che molti esperti sono entusiasti in particolare per le sue proprietà termoresistenti.

Gli autori del documento includono AT Sidambe, Y. Tian, ​​PB Prangnell e P. Fox.

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