p Ostentando os mais altos pontos de fusão e ebulição de todos os elementos conhecidos, o tungstênio se tornou uma escolha popular para aplicações que envolvem temperaturas extremas, incluindo filamentos de lâmpada, soldagem a arco, blindagem de radiação e, mais recentemente, como material voltado para o plasma em reatores de fusão, como o ITER Tokamak. p Contudo, fragilidade inerente do tungstênio, e o microcracking que ocorre durante a fabricação aditiva (impressão 3-D) com o metal raro, tem dificultado sua adoção generalizada.

p Para caracterizar como e por que essas microfissuras se formam, Os cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) combinaram simulações termomecânicas com vídeos de alta velocidade feitos durante o processo de impressão 3D de metal de fusão a laser em pó (LPBF). Considerando que a pesquisa anterior se limitou a examinar fissuras pós-construção, cientistas pela primeira vez foram capazes de visualizar a transição dúctil-para-frágil (DBT) no tungstênio em tempo real, permitindo-lhes observar como as microfissuras se iniciaram e se espalharam à medida que o metal aquecia e resfriava. A equipe foi capaz de correlacionar o fenômeno de microcracking com variáveis ​​como tensão residual, taxa de deformação e temperatura, e confirme se o DBT causou a rachadura.

p Os pesquisadores disseram que o estudo, publicado recentemente no jornal Acta Materialia e apresentado na edição de setembro do prestigioso Boletim MRS, descobre os mecanismos fundamentais por trás de rachaduras em tungstênio impresso em 3-D e define uma base para esforços futuros para produzir peças livres de rachaduras do metal.

p "Por causa de suas propriedades únicas, o tungstênio desempenhou um papel significativo em aplicações específicas de missão para o Departamento de Energia e Departamento de Defesa, "disse o co-investigador principal Manyalibo" Ibo "Matthews." Este trabalho ajuda a pavimentar o caminho em direção a um novo território de processamento de manufatura aditiva de tungstênio que pode ter um impacto significativo nessas missões. "

p Por meio de suas observações experimentais e modelagem computacional realizada usando o código de elementos finitos Diablo do LLNL, os pesquisadores descobriram que o microcracking no tungstênio ocorre em uma pequena janela entre 450 e 650 graus Kelvin e depende da taxa de deformação, que é diretamente influenciado pelos parâmetros do processo. Eles também foram capazes de correlacionar o tamanho da área afetada por trincas e a morfologia da rede de trincas às tensões residuais locais.

p Lawrence Fellow Bey Vrancken, o autor principal e co-investigador principal do artigo, projetou e realizou os experimentos e também conduziu a maior parte da análise de dados.

p "Eu tinha a hipótese de que haveria um atraso no craqueamento do tungstênio, mas os resultados superaram em muito as minhas expectativas, "Vrancken disse." O modelo termomecânico forneceu uma explicação para todas as nossas observações experimentais, e ambos foram detalhados o suficiente para capturar a dependência da taxa de deformação do DBT. Com este método, temos uma excelente ferramenta para determinar as estratégias mais eficazes para eliminar rachaduras durante LPBF de tungstênio. "

p Os pesquisadores disseram que o trabalho fornece uma visão detalhada, compreensão fundamental da influência dos parâmetros do processo e da geometria do fundido na formação de trincas e mostra o impacto da composição do material e do pré-aquecimento na integridade estrutural das peças impressas com tungstênio. A equipe concluiu que adicionar certos elementos de liga pode ajudar a reduzir a transição DBT e fortalecer o metal, enquanto o pré-aquecimento pode ajudar a mitigar o microcracking.

p A equipe está usando os resultados para avaliar as técnicas existentes de mitigação de crack, como modificações de processos e ligas. As evidências, junto com os diagnósticos desenvolvidos para o estudo, será crucial para o objetivo final do Laboratório de impressão 3-D de peças de tungstênio livres de rachaduras que podem resistir a ambientes extremos, pesquisadores disseram.