La esploristoj sisteme esploris la efikojn de aloja komponado sur la presebleco kaj solidiĝo de mikrostrukturoj, por pli bone kompreni kiel aloja komponado, procezvariabloj kaj termodinamiko influis aldone fabrikitajn partojn. Per 3D-presaj eksperimentoj, ili difinis la aloj-kemiojn kaj procezajn parametrojn necesajn por optimumigi alojajn trajtojn kaj presi superajn, identajn partojn je la mikroskalo. Uzante maŝinlernadon, ili kreis formulon, kiu povas esti uzata kun ajna speco de alojo por helpi malhelpi neunuformecon.
Nova metodo evoluigita de Texas A&M-esploristoj optimumigas alojajn ecojn kaj procesajn parametrojn por krei superajn 3D-presitajn metalpartojn. Montrita ĉi tie estas kolorigita elektronmikrografo de nikelpulvora alojo uzita en la studo. Ĝentileco de Raiyan Seede.
Nova metodo evoluigita de Texas A&M-esploristoj optimumigas alojajn ecojn kaj procesajn parametrojn por krei superajn 3D-presitajn metalpartojn. Montrita ĉi tie estas kolorigita elektronmikrografo de nikelpulvora alojo uzita en la studo. Ĝentileco de Raiyan Seede.

Alojaj metalpulvoroj uzitaj por aldonaĵproduktado povas enhavi miksaĵon de metaloj, kiel ekzemple nikelo, aluminio, kaj magnezio, ĉe malsamaj koncentriĝoj. Dum lasera lito-pulvora fandado 3D-printado, ĉi tiuj pulvoroj malvarmiĝas rapide post kiam ili estas varmitaj per lasera radio. La malsamaj metaloj en la aloja pulvoro havas malsamajn malvarmigajn trajtojn kaj solidiĝas je malsamaj rapidecoj. Tiu faktkonflikto povas krei mikroskopajn difektojn, aŭ mikroapartigon.

"Kiam la aloja pulvoro malvarmiĝas, la individuaj metaloj povas elflui," diris esploristo Raiyan Seede. “Imagu verŝi salon en akvon. Ĝi tuj solvas kiam la kvanto da salo estas malgranda, sed kiam vi verŝas pli da salo, la troaj salaj partikloj, kiuj ne dissolviĝas, ekfluas kiel kristaloj. Esence, tio okazas en niaj metalaj alojoj kiam ili malvarmiĝas rapide post presado." Seede diris, ke ĉi tiu difekto aperas kiel etaj poŝoj enhavantaj iomete malsaman koncentriĝon de la metalaj ingrediencoj ol tio, kio troviĝas en aliaj lokoj de la presita parto.

La esploristoj esploris la solidigajn mikrostrukturojn de kvar binaraj nikel-bazitaj alojoj. En eksperimentoj, ili studis la fizikan fazon por ĉiu alojo ĉe malsamaj temperaturoj kaj ĉe kreskantaj koncentriĝoj de la alia metalo en la nikel-bazita alojo. Uzante detalajn fazajn diagramojn, la esploristoj determinis la kemian konsiston de ĉiu alojo kiu kaŭzus la malplej mikrosegregadon dum aldonaĵa fabrikado.

Poste, la esploristoj fandis ununuran trakon de la aloja metala pulvoro ĉe malsamaj laseraj agordoj kaj determinis la parametrojn de la procezo de fandado de lasera pulvoro, kiuj liverus senporajn partojn.
Skana elektrona mikroskopa bildo de ununura laserskana sekco de nikelo kaj zinka alojo. Ĉi tie, malhelaj, nikel-riĉaj fazoj interplektas pli malpezajn fazojn kun unuforma mikrostrukturo. Poro ankaŭ povas esti observita en la fandita naĝejo strukturo. Ĝentileco de Raiyan Seede.
Skana elektrona mikroskopa bildo de ununura laserskana sekco de nikelo kaj zinka alojo. Malhelaj, nikel-riĉaj fazoj interplektas pli malpezajn fazojn kun unuforma mikrostrukturo. Poro ankaŭ povas esti observita en la fandita naĝejo strukturo. Ĝentileco de Raiyan Seede.

La informoj akiritaj de la fazaj diagramoj, kombinitaj kun la rezultoj de la unutrakaj eksperimentoj, provizis la teamon per ampleksa analizo de la laseraj agordoj kaj nikel-bazitaj alojaj komponaĵoj, kiuj povus doni porezec-liberan presitan parton sen mikrodisigo.

La esploristoj poste trejnis maŝinlernajn modelojn por identigi ŝablonojn en la unutrakaj eksperimentaj datumoj kaj fazaj diagramoj, por evoluigi ekvacion por mikroapartigo, kiu povus esti uzata kun iu ajn alojo. Seede diris, ke la ekvacio estas desegnita por antaŭdiri la amplekson de apartigo konsiderante la solidigan gamon kaj materialajn trajtojn de la alojo kaj la potencon kaj rapidecon de lasero.

"Ni profunde plonĝas en fajnagordi la mikrostrukturon de alojoj por ke estu pli da kontrolo pri la propraĵoj de la fina presita objekto je multe pli fajna skalo ol antaŭe," diris Seede.

Ĉar la uzo de alojoj en AM pliiĝas, tiel ankaŭ la defioj al presado de partoj kiuj renkontas aŭ superas produktadkvalitajn normojn. La Teksasa A&M-studo ebligos al produktantoj optimumigi alojkemion kaj procesparametrojn tiel ke alojoj povas esti dezajnitaj specife por aldonaĵproduktado kaj produktantoj povas kontroli mikrostrukturojn loke.

"Nia metodaro faciligas la sukcesan uzon de alojoj de malsamaj komponaĵoj por aldona fabrikado sen zorgo pri enkonduko de difektoj, eĉ ĉe la mikroskalo," diris profesoro Ibrahim Karaman. "Ĉi tiu laboro utilos al la aerospacaj, aŭtomobilaj kaj defendaj industrioj, kiuj konstante serĉas pli bonajn manierojn konstrui specialajn metalpartojn."

Profesoro Raymundo Arroyavé kaj profesoro Alaa Elwany, kiuj kunlaboris kun Seede kaj Karaman en la esplorado, diris, ke la metodaro povas facile esti adaptita de industrioj por konstrui fortikajn, sendifektajn partojn per sia elekta alojo.