تنگستن به دلیل خواص حرارتی مکانیکی خوب مانند نقطه ذوب بالا، چگالی بالا، هدایت حرارتی بالا و انبساط حرارتی متوسط، ماده انتخابی برای کاربردهای در دمای بالا است. علاوه بر این، چگالی بالا و نرخ فرسایش کندوپاش بسیار پایین آن را برای تشعشع یا سایر محیط‌های شدید مناسب می‌سازد و می‌توان از آن برای ساخت موجبرها، کولیماتورها، اجزای سطح پلاسمای راکتور هسته‌ای و غیره استفاده کرد که فضاهای هوافضا، هوانوردی، نظامی، پزشکی و هسته‌ای را پوشش می‌دهد. صنایع و غیره بسیاری از زمینه ها.
طیف گسترده ای از مزایای فلز تنگستن نیز پردازش آن را دشوار می کند. نقطه ذوب تنگستن خالص به 3410 درجه سانتیگراد می رسد. اگرچه نقطه ذوب آلیاژ تنگستن کاهش می یابد، اما همه آنها فلزات نسوز هستند که ساخت آنها با روش های مرسوم دشوار است. به طور کلی، آلیاژهای تنگستن و تنگستن را می توان با استفاده از مواد متالورژی پودری، اکستروژن، آهنگری، نورد، ریسندگی و کشش به مواد تبدیل کرد، اما هزینه پردازش بالا و زمان بر است و پیچیدگی ساختاری قطعات قابل ساخت. محدود شده است.
در سال‌های اخیر، فناوری چاپ سه‌بعدی وسیله‌ای برای ساخت فلز تنگستن فراهم کرده است و ساخت این ماده با استفاده از فرآیندهای مختلف چاپ سه‌بعدی مانند SLM، BJ، اکستروژن FDM و DLP که مبتنی بر ذوب مستقیم هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. و پخت. امکان پذیری. شرکت‌های تولیدکننده کاربید سیمانی امیدوارند که این فناوری جدید بتواند راه جدیدی را برای ساخت فلز تنگستن باز کند و تولیدکنندگان اصلی تجهیزات چاپ سه‌بعدی نیز به طور فعال فرآیند شکل‌گیری فلز تنگستن را بررسی کرده‌اند و اظهار کرده‌اند که پیشرفت‌هایی داشته‌اند.
چاپ سه بعدی لیزری مستقیم مبتنی بر ذوب
ذوب لیزری انتخابی (SLM/L-PBF) یکی از موفق ترین تکنیک های ساخت افزودنی برای تولید قطعات عملکردی با دقت و کیفیت بالا است. در طول سال‌ها، تولیدکنندگان مشهور پرینت سه بعدی فلزی در چین اعلام کرده‌اند که چاپ سه بعدی لیزری تنگستن را فتح کرده‌اند و با موفقیت این کاربرد را محقق کرده‌اند. نمونه‌های ارائه شده همگی شبکه‌های تنگستن برای مصارف پزشکی هستند و تعداد کمی از آنها پایدار هستند. گزارش ها.
بزرگترین مشکل فناوری مبتنی بر لیزر وجود گرادیان دما است که به راحتی می تواند منجر به تنش پسماند و ایجاد ترک شود. محققان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور خاطرنشان کردند که در مطالعات پرینت سه بعدی بر روی تنگستن، تراکم های بالای بیش از 98 درصد گزارش شده است، اما تشکیل ریزترک ها اجتناب ناپذیر است. مرجع فناوری پرینت سه بعدی در مورد محققان چندین واحد درگیر در تحقیق این ماده اطلاعاتی کسب کرده است. چاپ شبکه های تنگستن نسبتاً آسان است. اگرچه استحکام زیاد نیست، اما می توانند الزامات پزشکی برای محافظت در برابر تشعشع را برآورده کنند. به راحتی در حین چاپ شکسته می شود.
چاپ لیزری تنگستن را می توان از طریق آلیاژسازی و بهینه سازی فرآیند بهبود بخشید، اما هر دو روش موفقیت محدودی داشته اند. برای آلیاژهای تنگستن با چگالی بالا، به دلیل تنوع اجزا، خواص بسیار متفاوت است، نقطه ذوب تا 2400 درجه متغیر است و فشار بخار اشباع هر عنصر متفاوت است. محققان دانشگاه تیانجین و دانشگاه مرکزی جنوبی همچنین خاطرنشان کردند که اطمینان از کنترل پذیری اجزای آلیاژهای تنگستن با استفاده از SLM دشوار است و همچنین ساخت آلیاژهای تنگستن با چگالی کامل با خواص مکانیکی عالی دشوار است.
بدون شک، استفاده از لیزر برای ساخت شبکه های تنگستن یک پیشرفت قابل توجه و موفق ترین کاربرد ذوب مستقیم لیزر است، اما استفاده از تنگستن فقط برای شبکه ها نیست.
چاپ سه بعدی غیرمستقیم مبتنی بر تف جوشی
چاپ سه بعدی غیرمستقیم بر اساس تف جوشی روش پردازش دیگری را برای تشکیل مواد فلزی تنگستن ارائه می دهد. فرآیندهای اصلی شامل اکستروژن، پخت نور و جت بایندر است. این فرآیندها ابتدا قسمت خالی را تشکیل می دهند و سپس از فرآیند متالورژی پودر سنتی برای تحقق پخت و تراکم فلز تنگستن استفاده می کنند.
چاپ پودر اکستروژن (پرینت پودر اکستروژن، PEP) یک نمونه است، این فناوری الزامات سختگیرانه ای در مورد کروی بودن و سیالیت پودر اصلی ندارد، با حرارت دادن گلوله های مخلوط با پودر فلز و بایندر پلیمری به یک مایع خمیر مذاب و رسوب دادن. لایه به لایه برای تولید بدنه ای سبز رنگ، پس از چربی زدایی و تف جوشی می توان قطعه آلیاژی با ساختار مطلوب و کارایی بالا تشکیل داد.
بدنه سبز آلیاژ تنگستن
آلیاژ تنگستن پس از پخت
استفاده از فناوری پرینت سه بعدی غیرمستقیم اکستروژن مذاب پودر دارای مزایای خاصی در چاپ قطعات آلیاژ تنگستن است که ساخت قطعات ساختاری نزدیک به شبکه را ممکن می سازد. علاوه بر این، این فرآیند شکل‌دهی ساده است، نیازی به دستگاه‌های لیزری ندارد و هزینه‌های ورودی تجهیزات و مواد پایینی دارد. برای مواد پودری مورد استفاده در متالورژی پودر مناسب است و دارای ویژگی های شکل دهی در دمای پایین و شکل دهی در دمای بالا می باشد.
خلاصه کنید
هر فرآیندی مزایا و معایب خاص خود را دارد. تولید لیزر مستقیم فعلی بلوک های فلزی تنگستن دارای نقص هایی در ترک خوردگی و شکل دهی است و طرح اکستروژن و تف جوشی برای ساخت سازه های شبکه ای جدار نازک دشوار است.