Die navorsers het sistematies die uitwerking van legeringssamestelling op die drukbaarheid en stolling van mikrostrukture ondersoek, om beter te verstaan ​​hoe legeringsamestelling, prosesveranderlikes en termodinamika additief vervaardigde dele beïnvloed. Deur 3D-drukeksperimente het hulle die legeringschemieë en prosesparameters gedefinieer wat nodig is om legeringseienskappe te optimaliseer en voortreflike, identiese dele op mikroskaal te druk. Deur masjienleer te gebruik, het hulle 'n formule geskep wat met enige tipe legering gebruik kan word om nie-uniformiteit te voorkom.
’n Nuwe metode wat deur Texas A&M-navorsers ontwikkel is, optimaliseer legeringseienskappe en prosesparameters om voortreflike 3D-gedrukte metaalonderdele te skep. Hier word 'n gekleurde elektronmikrograaf van 'n nikkelpoeierlegering wat in die studie gebruik is, getoon. Met vergunning van Raiyan Seede.
’n Nuwe metode wat deur Texas A&M-navorsers ontwikkel is, optimaliseer legeringseienskappe en prosesparameters om voortreflike 3D-gedrukte metaalonderdele te skep. Hier word 'n gekleurde elektronmikrograaf van 'n nikkelpoeierlegering wat in die studie gebruik is, getoon. Met vergunning van Raiyan Seede.

Legeringsmetaalpoeiers wat vir toevoegingsvervaardiging gebruik word, kan 'n mengsel van metale, soos nikkel, aluminium en magnesium, teen verskillende konsentrasies bevat. Tydens laserbedpoeierfusie 3D-drukwerk koel hierdie poeiers vinnig af nadat hulle deur 'n laserstraal verhit is. Die verskillende metale in die legeringspoeier het verskillende verkoelingseienskappe en stol teen verskillende tempo's. Hierdie inkonsekwentheid kan mikroskopiese foute, of mikrosegregasie, veroorsaak.

"Wanneer die legeringspoeier afkoel, kan die individuele metale neerslaan," het navorser Raiyan Seede gesê. “Stel jou voor jy gooi sout in water. Dit los dadelik op wanneer die hoeveelheid sout klein is, maar soos jy meer sout gooi, begin die oortollige soutdeeltjies wat nie oplos nie as kristalle neerslaan. In wese is dit wat in ons metaallegerings gebeur wanneer hulle vinnig afkoel ná druk.” Seede het gesê hierdie defek verskyn as klein sakkies wat 'n effens ander konsentrasie van die metaalbestanddele bevat as wat in ander areas van die gedrukte deel gevind word.

Die navorsers het die stollingsmikrostrukture van vier binêre nikkel-gebaseerde legerings ondersoek. In eksperimente het hulle die fisiese fase vir elke legering by verskillende temperature en by toenemende konsentrasies van die ander metaal in die nikkel-gebaseerde legering bestudeer. Met behulp van gedetailleerde fasediagramme het die navorsers die chemiese samestelling van elke legering bepaal wat die minste mikrosegregasie tydens toevoegingsvervaardiging sou veroorsaak.

Vervolgens het die navorsers 'n enkele spoor van die legeringsmetaalpoeier by verskillende laserinstellings gesmelt en die laserpoeierbedsamesmeltingsprosesparameters bepaal wat porositeitvrye dele sou lewer.
'n Skandeerelektronmikroskoopbeeld van 'n enkele laserskandering deursnit van 'n nikkel- en sinklegering. Hier vervleg donker, nikkelryke fases ligter fases met eenvormige mikrostruktuur. 'n Porie kan ook in die smeltpoelstruktuur waargeneem word. Met vergunning van Raiyan Seede.
'n Skandeerelektronmikroskoopbeeld van 'n enkele laserskandering deursnit van 'n nikkel- en sinklegering. Donker, nikkelryke fases vervleg ligter fases met eenvormige mikrostruktuur. 'n Porie kan ook in die smeltpoelstruktuur waargeneem word. Met vergunning van Raiyan Seede.

Die inligting verkry uit die fasediagramme, gekombineer met die resultate van die enkelspoor-eksperimente, het die span voorsien van 'n omvattende ontleding van die laserverstellings en nikkel-gebaseerde legeringssamestellings wat 'n porositeitvrye gedrukte deel sonder mikrosegregasie kon oplewer.

Die navorsers het volgende masjienleermodelle opgelei om patrone in die enkelspoor eksperimentele data en fasediagramme te identifiseer, om 'n vergelyking vir mikrosegregasie te ontwikkel wat met enige legering gebruik kan word. Seede het gesê die vergelyking is ontwerp om die mate van segregasie te voorspel gegewe die legering se stollingsreeks en materiaal-eienskappe en laser se krag en spoed.

"Ons neem diep duik in om die mikrostruktuur van legerings fyn te stel sodat daar meer beheer is oor die eienskappe van die finale gedrukte voorwerp op 'n baie fyner skaal as voorheen," het Seede gesê.

Namate die gebruik van legerings in AM toeneem, sal die uitdagings ook om onderdele te druk wat aan vervaardigingsgehaltestandaarde voldoen of dit oortref. Die Texas A&M-studie sal vervaardigers in staat stel om legeringschemie en -prosesparameters te optimaliseer sodat legerings spesifiek ontwerp kan word vir bymiddelvervaardiging en vervaardigers mikrostrukture plaaslik kan beheer.

"Ons metodologie vergemaklik die suksesvolle gebruik van legerings van verskillende samestellings vir toevoegingsvervaardiging sonder die kommer om defekte in te voer, selfs op mikroskaal," het professor Ibrahim Karaman gesê. "Hierdie werk sal tot groot voordeel wees vir die lugvaart-, motor- en verdedigingsbedryf wat voortdurend op soek is na beter maniere om persoonlike metaalonderdele te bou."

Professor Raymundo Arroyavé en professor Alaa Elwany, wat met Seede en Karaman aan die navorsing saamgewerk het, het gesê dat die metodologie maklik deur nywerhede aangepas kan word om stewige, defekvrye onderdele te bou met hul voorkeurlegering.