التصنيع الإضافي لإنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة بواسطة NIST ومختبر Argonne الوطني
وفقًا لموقع أخبار التصميم الذي تم الإبلاغ عنه في 3 نوفمبر ، قام باحثون في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) وجامعة ويسكونسن ماديسون ومختبر أرجون الوطني بإنشاء أحد أقوى أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ في الوجود ، 17-4 تصلب الترسيب (PH) الفولاذ المقاوم للصدأ ابتكر طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد لطباعة الفولاذ المقاوم للصدأ بنفس خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع بالطرق التقليدية.
هذا الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة قوية ومقاومة للتآكل تستخدم في بناء سفن الشحن وطائرات الركاب ومحطات الطاقة النووية. يمثل هذا الابتكار الطباعة ثلاثية الأبعاد المستمرة لفولاذ 3-17 PH مع الاحتفاظ بخصائصه الأصلية.
في حين أن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع الأجزاء البلاستيكية أصبح أكثر شيوعًا عبر الصناعات ، فإن تصنيع المواد المضافة إلى المعادن (AD) أكثر تعقيدًا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التغيرات السريعة في درجات الحرارة أثناء الطباعة ، فإن المسحوق يواجه تقلبات سريعة في وقت قصير فترة من الزمن. يعمل التصنيع الإضافي للمعادن بشكل أساسي على لحام الملايين من الجزيئات الصغيرة الشبيهة بالمسحوق معًا باستخدام مصادر عالية الطاقة مثل الليزر ، ويصهرها في سائل ، ثم يبردها إلى مادة صلبة.
ولكن نظرًا لأن معدل التبريد مرتفع ، مما يؤدي إلى حالة عدم توازن شديدة ، فإن عملية التسخين والتبريد السريع يمكن أن تسبب تغيرات سريعة في التركيب البلوري للذرات في الفولاذ ، مما يجعل من المستحيل تحديد ما يحدث في المادة في المستوى الذري ، لذلك من المستحيل جعله دقيقًا. لا يمكن للبنية البلورية تحديد الحالة المثلى للمادة المطبوعة.
لمعالجة هذه المشكلات ، استخدم الباحثون حيود الأشعة السينية المتزامن (XRD) لدراسة التركيب البلوري أثناء التغيرات السريعة في درجات الحرارة ، حتى يتمكنوا من تحديد البنية الداخلية للمارتنسيت أثناء الطباعة. استخدم الباحثون مصدر الفوتون المتقدم (APS) من Argonne لتصوير أشعة سينية عالية الطاقة في عينة الفولاذ أثناء عملية الطباعة. بهذه الطريقة ، تمكن الباحثون من تحديد كيفية تغير التركيب البلوري للصلب أثناء الطباعة.
على الرغم من أن الحديد هو المكون الرئيسي لفولاذ 17-4 PH ، إلا أن تركيبته الخاصة تتضمن ما يصل إلى 12 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا. من خلال فهم أوضح للتغييرات الهيكلية في الفولاذ أثناء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن للباحثين ضبط تكوين هذا الفولاذ ، وبالتالي التحكم في نتائج الطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن أيضًا تطبيق هذا النهج على مواد أخرى ، باستخدام XRD لتحسين السبائك الأخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد وتوفير معلومات مفيدة لبناء واختبار نماذج الكمبيوتر التي يمكنها التنبؤ بالجودة النهائية للأجزاء المطبوعة.