Рентгеновские исследования позволяют печатать самую прочную сталь
Исследователи из NIST, Университета Висконсин-Мэдисон и Аргоннской национальной лаборатории открыли способ печати на нержавеющей стали с дисперсионным твердением (PH) 17-4, чтобы она сохраняла те же свойства, что и сплав, производимый традиционным способом. Сталь 17-4 PH ценится в критически важных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая, ядерная и морская техника, за ее долговечность и коррозионную стойкость.
Открытие стало возможным благодаря процессу получения рентгеновских изображений, известному как синхротронная рентгеновская диффузия (XRD), который требует использования ускорителя частиц.
«В XRD рентгеновские лучи взаимодействуют с материалом и формируют сигнал, похожий на отпечаток пальца, соответствующий конкретной кристаллической структуре материала», — сказал соавтор Ляньи Чен, профессор машиностроения в UW-Madison.
«Наш 17-4 надежен и воспроизводим, что снижает барьер для коммерческого использования. Если они будут следовать этой композиции, производители должны быть в состоянии распечатать 17-4 структуры, которые так же хороши, как детали, изготовленные традиционным способом».
17-4 PH — мартенситная дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь. Мартенситы представляют собой очень твердую форму кристаллической структуры стали, которая образуется при быстром охлаждении (закалке) аустенитной формы железа. Условия охлаждения должны полностью контролироваться, и из-за скорости, с которой должно происходить охлаждение, его невероятно сложно контролировать, поэтому до сих пор он не был напечатан на 3D-принтере.
«Когда вы думаете об аддитивном производстве металлов, мы, по сути, свариваем миллионы крошечных порошкообразных частиц в одно целое с помощью мощного источника, такого как лазер, плавим их в жидкость и охлаждаем до твердого состояния», — сказал Фань Чжан. , физик NIST и соавтор статьи.
«Но скорость охлаждения высока, иногда превышает один миллион градусов по Цельсию в секунду, и это крайне неравновесное состояние создает ряд чрезвычайных проблем с измерениями».
XRD использовался для облучения образца рентгеновскими лучами высокой энергии во время печати, и исследователи могли отслеживать изменения в сплаве по мере его охлаждения. Они также наблюдали образование определенных наночастиц, для производства которых при традиционном производстве потребуются дополнительные этапы охлаждения. С версией, напечатанной на 3D-принтере, в этом шаге не было необходимости.
«Контроль состава — это действительно ключ к сплавам для 3D-печати. Контролируя состав, мы можем контролировать, как он затвердевает», — сказал Чжан.
«Мы также показали, что в широком диапазоне скоростей охлаждения, скажем, от 1000 до 10 миллионов градусов Цельсия в секунду, наши составы неизменно приводят к получению полностью мартенситной стали 17-4 PH».
Использование XRD для мониторинга процесса может найти применение и для других сплавов, а не только для стали. Но на данный момент исследователи говорят, что, печатая 17-4 PH, они эффективно снижают стоимостной барьер для входа на рынок коммерческих организаций, желающих использовать эту сталь.
Кроме того, результаты рентгеновского сканирования можно использовать для повышения точности и аккуратности компьютерных моделей для моделирования процесса аддитивного легирования.
Вы можете прочитать исследовательскую статью под названием « Разработка сплавов с учетом динамики фазового превращения для аддитивного производства » в журнале «Аддитивное производство» по этой ссылке
По всем вопросам — 3d печать/3d сканирование писать сюда:
контактный телефон +79531178495
Telegram: https://t.me/fidller
E-mail: shope@fidller.com
вконтакте: https://vk.com/3d_krd_123
полезная информация для клиентов тут - https://3dprint.fidller.com/category/stati/dlya-kliyentov/