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研究人员提出3D印刷钨的解决方案

作者:a 来源: 日期:2018-10-19 11:09:48 人气:32 评论:0 标签:

 

钨是一种致密、坚固的金属,具有广泛的应用价值,特别是在化学工业中——由于其具有耐腐蚀性。然而,它的硬度和极高的熔点使其成为难以进行3D打印的材料。而据《3D打印商情》了解,在近日的一篇题为《加工参数对纯钨激光粉末床熔化过程中致密化、微观结构和晶体结构的影响》的论文中,一组研究人员解决了这些挑战。


  “这项工作看起来将其[激光粉末床制造]的用途扩展到难熔金属,例如论文所考虑的那些研究纯钨粉的行为,”研究人员解释说。“制作高密度零件的策略是通过创建一个过程图来开发的,其中研究了激光能量密度的影响。使用不同的技术评估过程质量,包括光学显微镜、XCT、SEM和EBSD。结果表明,激光能量密度足以加工钨以生产功能部件。


  取决于工艺条件,钨的堆积密度和光学确定的密度范围为94%至98%,但是由于微观和宏观尺度的残余应力,这些部件显示出微裂纹和缺陷。


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  “对微观结构和局部晶体结构的分析表明,在激光束下形成的熔池有利于通过外延生长机制在优选方向上凝固,”研究人员继续说道。“钨样品的EBSD局部织构分析显示<111>//Z优先纤维织构,与构建方向平行。”


  两种类型的钨样品被3D打印,并使用扫描电子显微镜进行分析。尽管这些部件容易开裂,但研究人员确定,3D打印过程中产生的样本的密度和质量足够高,可用于医疗辐射屏蔽和核成像以及其他面向等离子的环境。他们还得出结论,激光粉末床熔合的参数可以定制,以制造具有相对高密度的钨部件。


  他们补充说:“微观结构,全局和局部晶体结构的分析显示了外延再生长机制产生的柱状晶粒结构,如其他纯金属AM工艺所述。” 使用高达348J/mm3的激光能量密度导致样品显示出异常强烈的<111>//Z纤维质地。据推测,由于钨的高导热性和表面张力,以及雷尼绍AM设备中沉积层之间采用的67°光栅方向旋转,这可能与LPBF中通常看到的更深的熔池形状有关。


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  3D打印钨可以为材料提供新的应用,因为它可以生产具有高精度和复杂性的零件。其他研究人员之前已经研究过钨3D打印,3D打印的钨组件甚至已经商业化。尽管面临挑战,钨已经证明自己是一种有价值的3D打印材料,许多专家对其耐热性能特别感兴趣。


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