Trong vài thập kỷ qua, in 3D kim loại đã đi tiên phong trong việc tạo ra các bộ phận tùy chỉnh với hình dạng phức tạp và chức năng mạnh mẽ. Nhưng khi các nhà sản xuất phụ gia thêm nhiều hợp kim hơn vào nhu cầu in 3D của họ, họ phải đối mặt với những thách thức trong việc tạo ra các bộ phận đồng nhất, không có khuyết tật.

Một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M đã hoàn thiện thêm quy trình sử dụng công nghệ in 3D phản ứng tổng hợp bột laser để sản xuất các bộ phận kim loại chất lượng cao. Bằng cách sử dụng kết hợp máy học và các thí nghiệm in 3D đơn rãnh, họ đã xác định thành phần hóa học hợp kim và các thông số quá trình thuận lợi, chẳng hạn như tốc độ và công suất laser, được yêu cầu để in các bộ phận có đặc tính đồng nhất trên quy mô hiển vi.

Raiyan Seede, một nghiên cứu sinh tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, cho biết thách thức ban đầu của chúng tôi là đảm bảo rằng không có lỗ rỗng trong phần in, vì đây là mối đe dọa rõ ràng đối với việc tạo ra các vật thể có các đặc tính cơ học nâng cao. Nhưng sau khi giải quyết thách thức này trong công việc trước đây của chúng tôi, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đi sâu vào tinh chỉnh cấu trúc vi mô của hợp kim để kiểm soát tốt hơn các đặc tính của vật thể in cuối cùng ở quy mô mịn hơn trước.

Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Additive Manufacturing.

Giống như các phương pháp in 3D khác, phản ứng tổng hợp bột laser cũng có thể tạo ra các bộ phận kim loại 3D theo từng lớp. Đầu tiên, quy trình này lăn một lớp mỏng bột kim loại trên bề mặt, sau đó sử dụng chùm tia laze để làm tan chảy bột theo quỹ đạo theo dõi thiết kế mặt cắt của bộ phận mong muốn. Sau đó, phủ một lớp bột khác và lặp lại quá trình, dần dần xây dựng phần cuối cùng.

Các loại bột kim loại hợp kim được sử dụng trong sản xuất phụ gia có thể rất đa dạng, bao gồm các hỗn hợp kim loại như niken, nhôm và magiê với các nồng độ khác nhau. Trong quá trình in, các loại bột này được làm nguội nhanh chóng sau khi được làm nóng bằng chùm tia laze. Vì mỗi kim loại trong bột hợp kim có các đặc tính nguội rất khác nhau, và do đó đông đặc ở các tốc độ khác nhau, sự không phù hợp này sẽ tạo ra một loại khuyết tật vi mô được gọi là vi phân tách.

Khi bột hợp kim nguội đi, các kim loại riêng lẻ sẽ kết tủa ra ngoài, Seede nói. Hãy tưởng tượng đổ muối vào nước. Khi cho một lượng muối nhỏ, muối sẽ tan ngay lập tức, nhưng khi bạn đổ thêm muối vào, các hạt muối dư không được phân hủy bắt đầu kết tủa dưới dạng tinh thể. Về cơ bản, đây là những gì xảy ra trong các hợp kim kim loại của chúng tôi nguội nhanh chóng sau khi in.

Ông cho biết, khiếm khuyết này biểu hiện dưới dạng các túi nhỏ chứa hàm lượng kim loại có nồng độ hơi khác so với các khu vực khác của bộ phận được in. Những điểm không nhất quán này có thể làm hỏng các đặc tính cơ học của đối tượng được in.

Để sửa lỗi vi mô này, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu quá trình hóa rắn của XNUMX hợp kim chứa niken và một thành phần kim loại khác. Đặc biệt, đối với mỗi loại hợp kim này, họ đã nghiên cứu các trạng thái hoặc pha vật lý tồn tại ở các nhiệt độ khác nhau để tăng nồng độ của các kim loại khác trong hợp kim dựa trên niken. Dựa trên giản đồ pha chi tiết, họ có thể xác định thành phần hóa học của hợp kim để giảm thiểu sự phân tách vi mô trong quá trình sản xuất phụ gia.

Tiếp theo, họ nấu chảy một vệt bột kim loại hợp kim cho các cài đặt laser khác nhau, và xác định các thông số quy trình có thể tạo ra các bộ phận không xốp. Sau đó, họ kết hợp thông tin thu thập được từ giản đồ pha với thông tin thu thập được từ thí nghiệm đường đơn để có được cái nhìn toàn diện về cài đặt laser và thành phần hợp kim niken, sẽ tạo ra phần in không xốp và không có hình dạng hiển vi. Sự phân biệt.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã tiến thêm một bước nữa và đào tạo các mô hình học máy để nhận ra các mẫu trong dữ liệu thực nghiệm một đường và biểu đồ pha để phát triển các phương trình phân tách vi mô áp dụng cho bất kỳ hợp kim nào khác. Seede tuyên bố rằng phương trình nhằm dự đoán mức độ phân tách dựa trên phạm vi đông đặc, tính chất vật liệu, công suất và tốc độ laser.

Ibrahim Karaman, Giáo sư của Chevron I và Trưởng Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, cho biết rằng phương pháp của chúng tôi đơn giản hóa quá trình sử dụng thành công các hợp kim của các thành phần khác nhau trong sản xuất phụ gia mà không phải lo lắng về việc tạo ra các khuyết tật, ngay cả ở quy mô hiển vi. Công việc này sẽ mang lại lợi ích to lớn cho các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô và quốc phòng, những ngành luôn tìm kiếm những cách tốt hơn để sản xuất các bộ phận kim loại tùy chỉnh. "

Các cộng tác viên nghiên cứu Raymundo Arroyavé và Alaa Elwany nói thêm rằng phương pháp của họ là duy nhất ở sự đơn giản và có thể dễ dàng được ngành công nghiệp áp dụng để chế tạo các bộ phận chắc chắn, không có khuyết tật bằng cách sử dụng hợp kim mà họ lựa chọn. Họ chỉ ra rằng phương pháp của họ trái ngược với những nỗ lực trước đây nhằm tối ưu hóa các điều kiện xử lý vốn chủ yếu dựa vào các thí nghiệm tốn kém và tốn thời gian.

Liên kết đến bài viết này ： Điều chỉnh vi hóa hợp kim để đạt được in 3D kim loại hoàn hảo

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Độ chính xác nhanh 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ bao gồm xay xát, tấm kim loại theo thông số kỹ thuật của khách hàng, Có khả năng gia công các bộ phận bằng kim loại và nhựa với dung sai +/- 0.005 mm. cắt laser, khoan,đúc chết, kim loại tấm và dậpCung cấp nguyên mẫu, chạy sản xuất đầy đủ, hỗ trợ kỹ thuật và kiểm tra đầy đủ. ô tô, hàng không vũ trụ, khuôn và vật cố định, ánh sáng dẫn,y khoa, xe đạp và người tiêu dùng thiết bị điện tử các ngành nghề. Giao hàng đúng hẹn. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.