Понимание улавливания растворенных веществ в 3D-печати

Недавнее исследование, проведенное исследователями из Лондонского университета Королевы Марии, дает представление о механизмах переноса и затвердевания растворенных веществ в аддитивном производстве, что потенциально способствует разработке новых материалов и процессов для 3D-печати. </п>

Исследование, проведенное в сотрудничестве с Шанхайским университетом Цзяо Тонг, Центром передовых технологий в области передовых материалов и Университетом Лестера и опубликованное в журнале Nature Communications, фокусируется на улавливании растворенных веществ во время быстрого затвердевания в АМ. Это явление, похожее на добавление секретного ингредиента в рецепт, приводит к концентрации растворенных элементов на фронте затвердевания, влияя на микроструктурную целостность деталей АМ.

Влияние улавливания растворенных веществ на поведение при быстром затвердевании и склонность к растрескиванию при аддитивном производстве металлов. (Изображение предоставлено: Н. Рен)

В исследовании используется вычислительная модель для изучения переноса растворенных веществ в условиях быстрых тепловых циклов, характерных для AM. Результаты показывают, что конвекция расплава способствует улавливанию растворенного вещества за счет разбавления разделенного растворенного вещества на фронте затвердевания, что приводит к переходу от сверхмелкой к крупноячеистой микроструктуре. Эти идеи открывают путь к снижению склонности к образованию трещин в деталях AM, в частности, за счет ускорения процесса затвердевания. Более того, подробный путь затвердевания, выявленный в исследовании, обещает возможность печати ‘труднопечатаемых’ суперсплавы и могут существенно повлиять на будущие разработки материалов для улучшения возможностей 3D-печати.

Это исследование, финансируемое Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) и Национальным фондом естественных наук Китая (NSFC), знаменует собой шаг на пути к пониманию и устранению дефектов в компонентах, напечатанных на 3D-принтере. Результаты этого исследования могут распространиться на создание более прочных, надежных и сложных компонентов, напечатанных на 3D-принтере, что потенциально изменит стратегии проектирования материалов в AM-индустрии.

Вы можете прочитать исследовательскую работу под названием «Улавливание растворенных веществ и неравновесная микроструктура во время быстрого затвердевания в аддитивном производстве» по этой ссылке.</п>