Зерттеушілер қорытпа құрамының, технологиялық айнымалылардың және термодинамиканың аддитивті түрде жасалған бөлшектерге қалай әсер еткенін жақсырақ түсіну үшін қорытпа құрамының микроқұрылымдардың басып шығаруға және қатаюына әсерін жүйелі түрде зерттеді. 3D басып шығару эксперименттері арқылы олар қорытпалардың қасиеттерін оңтайландыру және микро масштабта жоғары, бірдей бөлшектерді басып шығару үшін қажетті қорытпалардың химиясы мен процесс параметрлерін анықтады. Машиналық оқытуды қолдана отырып, олар біркелкі еместікті болдырмауға көмектесетін қорытпаның кез келген түрімен қолдануға болатын формуланы жасады.
Техас A&M зерттеушілері әзірлеген жаңа әдіс 3D басып шығарылған жоғары сапалы металл бөлшектерін жасау үшін қорытпаның қасиеттері мен процесс параметрлерін оңтайландырады. Мұнда зерттеуде пайдаланылған никель ұнтағы қорытпасының түсті электронды микрографы көрсетілген. Райан Седенің рұқсатымен.
Техас A&M зерттеушілері әзірлеген жаңа әдіс 3D басып шығарылған жоғары сапалы металл бөлшектерін жасау үшін қорытпаның қасиеттері мен процесс параметрлерін оңтайландырады. Мұнда зерттеуде пайдаланылған никель ұнтағы қорытпасының түсті электронды микрографы көрсетілген. Райан Седенің рұқсатымен.

Қоспа өндірісі үшін қолданылатын қорытпалы металл ұнтақтарының құрамында әртүрлі концентрациядағы никель, алюминий және магний сияқты металдардың қоспасы болуы мүмкін. Лазерлік төсек ұнтағын біріктіру 3D басып шығару кезінде бұл ұнтақтар лазер сәулесімен қыздырылғаннан кейін тез салқындайды. Қорытпа ұнтағының құрамындағы әртүрлі металдар әртүрлі салқындату қасиеттеріне ие және әртүрлі жылдамдықта қатады. Бұл сәйкессіздік микроскопиялық кемшіліктерді немесе микросегрегацияны тудыруы мүмкін.

«Қорытпа ұнтағы салқындаған кезде жекелеген металдар шөгуі мүмкін», - деді зерттеуші Райян Сиде. «Суға тұз құйып жатқаныңызды елестетіп көріңіз. Тұз мөлшері аз болған кезде ол бірден ериді, бірақ тұзды көбірек құйған сайын ерімейтін артық тұз бөлшектері кристалдар түрінде тұнбаға түсе бастайды. Негізінде бұл біздің металл қорытпаларында басып шығарылғаннан кейін тез суыған кезде болып жатқан нәрсе». Зейдтің айтуынша, бұл ақау басылған бөліктің басқа аймақтарында кездесетінге қарағанда металл ингредиенттерінің сәл өзгеше концентрациясы бар кішкентай қалталар сияқты көрінеді.

Зерттеушілер никель негізіндегі төрт екілік қорытпалардың қатаю микроқұрылымдарын зерттеді. Тәжірибелерде олар әр қорытпаның физикалық фазасын әртүрлі температурада және никель негізіндегі қорытпадағы басқа металдың концентрациясының жоғарылауында зерттеді. Егжей-тегжейлі фазалық диаграммаларды пайдалана отырып, зерттеушілер қоспаларды өндіру кезінде ең аз микросегрегацияны тудыратын әрбір қорытпаның химиялық құрамын анықтады.

Әрі қарай, зерттеушілер әр түрлі лазерлік параметрлерде қорытпа металл ұнтағының бір жолын ерітіп, кеуектілігі жоқ бөлшектерді жеткізетін лазерлік ұнтақ қабатын біріктіру процесінің параметрлерін анықтады.
Никель мен мырыш қорытпасының бір лазерлік сканерлеу қимасының сканерлеуші ​​электронды микроскоптағы кескіні. Мұнда қараңғы, никельге бай фазалар біркелкі микроқұрылымы бар жеңіл фазаларды қосады. Балқыма бассейнінің құрылымында да кеуекті байқауға болады. Райан Седенің рұқсатымен.
Никель мен мырыш қорытпасының бір лазерлік сканерлеу қимасының сканерлеуші ​​электронды микроскоптағы кескіні. Қараңғы, никельге бай фазалар біркелкі микроқұрылымы бар жеңіл фазаларды қалдырады. Балқыма бассейнінің құрылымында да кеуекті байқауға болады. Райан Седенің рұқсатымен.

Фазалық диаграммалардан алынған ақпарат, бір жолды эксперименттердің нәтижелерімен біріктірілген, командаға лазерлік параметрлерді және микросегрегациясыз кеуектіліксіз басып шығарылған бөлікті бере алатын никель негізіндегі қорытпа композицияларын жан-жақты талдауды қамтамасыз етті.

Келесі кезекте зерттеушілер бір жолды эксперименттік деректер мен фазалық диаграммалардағы үлгілерді анықтау, кез келген қорытпамен қолдануға болатын микросегрегация теңдеуін әзірлеу үшін машиналық оқыту үлгілерін оқытты. Зейдтің айтуынша, бұл теңдеу қорытпаның қату диапазоны мен материал қасиеттерін және лазердің күші мен жылдамдығын ескере отырып, сегрегация дәрежесін болжауға арналған.

«Біз қорытпалардың микроқұрылымын дәл баптауға терең үңілеміз, осылайша соңғы басып шығарылған нысанның қасиеттерін бұрынғыға қарағанда әлдеқайда нәзік масштабта бақылауға болады», - деді Зейд.

AM-де қорытпаларды пайдалану артқан сайын, өндіріс сапа стандарттарына сәйкес келетін немесе асатын бөлшектерді басып шығарудағы қиындықтар да артады. Техастағы A&M зерттеуі өндірушілерге қорытпалар химиясы мен процесс параметрлерін оңтайландыруға мүмкіндік береді, осылайша қорытпаларды қоспалар өндірісі үшін арнайы құрастыруға болады, ал өндірушілер микроқұрылымдарды жергілікті түрде басқара алады.

Профессор Ибрахим Караман: «Біздің әдістеме әртүрлі құрамдағы қорытпаларды қосымша өндіріс үшін ақауларды енгізуді ойламай-ақ сәтті пайдалануды жеңілдетеді», - деді профессор Ибрахим Караман. «Бұл жұмыс арнайы металл бөлшектерін жасаудың жақсы жолдарын үнемі іздейтін аэроғарыш, автомобиль және қорғаныс өнеркәсібі салаларына үлкен пайда әкеледі».

Зейде мен Караманмен зерттеуде жұмыс істеген профессор Раймундо Аррояве мен профессор Алаа Элвани бұл әдістемені өнеркәсіп орындары таңдаулы қорытпасы бар берік, ақаусыз бөлшектерді құру үшін оңай бейімдейтінін айтты.