محققان با استفاده از پراش اشعه ایکس، فولاد 17-4 PH را چاپ می کنند
انتشار: فروردین 07، 1402
بروزرسانی:
02 خرداد 1404
محققان با استفاده از پراش اشعه ایکس، فولاد 17-4 PH را چاپ می کنند
لیانی چن، دانشیار مهندسی مکانیک می گوید: «وقتی یک ماده در طی پرینت سه بعدی به روشی که فولاد 17-4 PH سرد می شود، بسیار سریع سرد می شود، تولیدکنندگان قبلاً برای درک آن به خوبی تلاش می کردند و نمی توانستند پیش بینی کنند که چه چیزی به دست می آورند. بخش در دانشگاه ویسکانسین مدیسون، که بخشی از تیم تحقیقاتی بود. \u200b"APS نقش مهمی ایفا کرد و به ما اجازه داد رفتار تغییر شکل مواد را حتی در این شرایط خنک کننده سریع ببینیم. اکنون می توانیم نظارت بی درنگ انجام دهیم تا تغییر ساختار را ببینیم.»
از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.
فن ژانگ، فیزیکدان در NIST، گفت: «امیدواریم موفقیت ما با این مطالعه به افزایش تأثیر صنعتی تحقیقاتی که از امکانات کاربر سنکروترون آمریکایی مانند APS انجام می شود، کمک کند. \u200b"اگر می خواهیم رهبری آمریکا را در تولید پیشرفته ایجاد کنیم، این امکانات یک دارایی بزرگ است. تولید افزودنی فضای طراحی را باز می کند و به ما امکان می دهد قطعات پیچیده ای را ایجاد کنیم که اغلب با استفاده از فناوری های معمول غیرممکن است. این وعده واقعی این موفقیت است.»
در طول فرآیند پرینت سه بعدی فلزی، دماها به سرعت تغییر می کنند و مشاهده ساختار کریستالی اتم های درون ماده را دشوار می کنند. هنگام چاپ سه بعدی فولاد 17-4 PH، ساختار کریستالی باید ترکیب دقیقی داشته باشد. PH مخفف سخت شدن بارش است، یک روش عملیات حرارتی که برای قوی تر کردن مواد چکش خوار استفاده می شود، و اعداد به ترکیب آلیاژ اشاره دارند: 17% کروم و 4% نیکل. ساختار فولاد 17-4 PH شامل نانوذراتی است که به استحکام امضای ماده کمک می کند.
دوام یکی از ویژگی های مهم مواد مورد استفاده برای تولید ماشین آلات صنعتی، کشتی های دریایی، هواپیما و تجهیزات پزشکی است. برای این کاربردها، تولیدکنندگان به نوع خاصی از فولاد ضد زنگ که با نام PH 17-4 شناخته می شود – به دلیل خواص بسیار قوی و مقاوم در برابر خوردگی آن متکی هستند. اکنون، برای اولین بار، محققان در آزمایشگاه ملی آرگون راهی برای تولید مداوم فولاد PH 17-4 با استفاده از روش های چاپ سه بعدی، در حالی که تمام ویژگی های با ارزش مواد را حفظ می کنند، یافته اند. مقاله ای بر اساس این مطالعه منتشر شد در مجله Additive Manufacturing.
از آنجایی که تغییرات، در سطح اتمی، در حین پرینت سه بعدی به سرعت اتفاق می افتد، محققان به یک تکنیک تحقیقاتی به همان اندازه سریع نیاز داشتند. پیتر کنسی، فیزیکدان در بخش علوم اشعه ایکس آرگون، گفت: "ما می توانیم به دلیل روشنایی بالای APS، توسعه ریزساختار را در زمان واقعی مشاهده کنیم." \u200b"محقق می تواند به سرعت تصمیماتی برای تنظیم پارامترهای چاپ به منظور دستیابی به ریزساختار مورد نظر بگیرد."تنظیم پراش اشعه ایکس در خط پرتو APS 1-ID در طول آزمایشات گروه تحقیقاتی مربوط به فولاد چاپ سه بعدی. اعتبار تصویر: لیانی چن/دانشگاه ویسکانسین.
این تحقیق به تولیدکنندگان کمک می کند تا از چاپ سه بعدی برای کاهش هزینه ها و افزایش انعطاف پذیری در مقایسه با روش های ریخته گری سنتی استفاده کنند. همچنین زمینه را برای چاپ سه بعدی سایر آلیاژهای با کارایی بالا، مانند آلیاژ تیتانیوم و سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل فراهم می کند.
به گفته آزمایشگاه ملی آرگونمحققان بر این باورند که نتایج آنها نشان می دهد که چگونه امکانات کاربری مانند APS می تواند ایالات متحده را قادر سازد تا در پیشبرد نسل بعدی فناوری های تولید پیشرفته، مزیت رقابتی داشته باشد.
با استفاده از پرتوهای پرانرژی اشعه ایکس که APS تولید می کند، این تیم اکنون می تواند در واقع به داخل فلز نگاه کند که در حال ساخت است تا توالی های تشکیل فاز را مشاهده کند. اندرو چیپین چوانگ، فیزیکدان در بخش علوم اشعه ایکس در آرگون، گفت: اینها تأثیر قابل توجهی بر خواص نهایی فولادها دارند.
دانشمندان برای دستیابی به این پیشرفت، به منبع فوتون پیشرفته (APS)، یک مرکز کاربری دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) در آزمایشگاه ملی آرگون DOE مراجعه کردند. با استفاده از تکنیکی به نام پراش اشعه ایکس، دانشمندان آرگون، موسسه ملی استاندارد و فناوری وزارت بازرگانی ایالات متحده (NIST) و دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، توانستند تغییرات فاز ظریف و سریع مواد را بررسی کنند. فولاد در حال چاپ بود. این به آنها اجازه داد تا بر شکل گیری ساختار آن نظارت و هدایت کنند و عملکرد آن را تعیین کنند.
مقاله ای بر اساس این مطالعه در مجله Additive Manufacturing منتشر شد.
