أفاد فريق من المهندسين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن طريقة بسيطة وغير مكلفة لإعداد مادة Inconel 718 الخزفية المقواة بالألياف النانوية لاستخدامها في عمليات تصنيع إضافات PBF المعدنية. يعتقد فريق البحث أن طريقتهم في تقوية المساحيق المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد بأسلاك السيراميك النانوية يمكن أيضًا استخدامها لتحسين العديد من المواد الأخرى. يجب أن تكون المواد الأساسية للعديد من التطبيقات المهمة في مجال الفضاء وإنتاج الطاقة قادرة على تحمل الظروف القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة وإجهاد الشد دون فشل. لذلك ، فإن هذه السبائك الفائقة المعززة الجديدة التي طورها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في المجالات الصعبة مثل توقعات الفضاء.
قال جو لي ، أستاذ Battelle Energy Alliance في الهندسة النووية والأستاذ في قسم MIT في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إن تطوير مواد أكثر ملاءمة للبيئات القاسية هو دائمًا حاجة ملحة بالنسبة لنا ، ونعتقد أن هذا النهج له آثار على مواد أخرى في المستقبل". علوم وهندسة المواد (DMSE). إمكانات هائلة."
نُشر البحث في عدد 5 أبريل من تصنيع المواد المضافة في ورقة بعنوان "تعزيز Inconel 718 المُصنَّع بشكل مضاف من خلال التكوين في الموقع لمبيدات النانو ومبيدات السيليكون" من قبل Li من مختبر أبحاث المواد (MRL). وهو أحد المؤلفين الثلاثة المطابقين للورقة. المؤلفان الآخران هما البروفيسور تشين وين من جامعة ماساتشوستس أمهيرست والبروفيسور أ. جون هارت من قسم الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
صورة
روابط للأوراق ذات الصلة:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221486042300091X؟ عبر بالمائة 3Dihub =
صورة
△ ملخص للصور الورقية
المؤلفان المشاركان في الورقة البحثية هما إمري تيكوغلو وألكسندر أوبراين من قسم العلوم والهندسة النووية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ألكسندر د. أوبراين ، طالب دراسات عليا في NSE ؛ وليو من UMass Amherst. صحيح. المؤلفون الآخرون هم باومينغ وانغ ، باحث ما بعد الدكتوراه في DMSE في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. سينا كافاك من جامعة اسطنبول التقنية. الباحث في MRL Yong Zhang ؛ طالبة الدراسات العليا في DMSE So Yeon Kim ؛ وانغ شيتونغ ، طالب الدراسات العليا في المعهد الوطني للإحصاء. و Duygu Agaogullari من جامعة اسطنبول التقنية. تم دعم هذا البحث من قبل Eni SpA من خلال مبادرة MIT للطاقة والمؤسسة الوطنية للعلوم و ARPA-E.
صورة
المؤلفون المشاركون الأوائل لورقة البحث هم (من اليسار إلى اليمين): جيان ليو من جامعة ماساتشوستس أمهيرست ، وإيمري تيكوغلو وألكسندر أوبراين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
أداء أفضل
تعتمد طريقة فريق البحث على مادة Inconel 718 ، وهي "سبائك فائقة" شائعة الاستخدام في تطبيقات التصنيع المضافة التي تحتاج إلى تحمل الظروف القاسية مثل 700 درجة مئوية (حوالي 1300 درجة فهرنهايت). كتب الفريق أنهم قاموا بطحن مسحوق Inconel 718 التجاري بكمية صغيرة من ألياف السيراميك النانوية ، مما أدى إلى طلاء موحد للسيراميك النانوي على سطح جزيئات Inconel.
ثم يتم استخدام المسحوق الناتج في صنع الأجزاء عن طريق دمج طبقة مسحوق الليزر. وجد الباحثون أن الأجزاء المصنوعة من المسحوق الجديد بها مسامية وتشققات أقل بكثير من الأجزاء المصنوعة باستخدام Inconel718 وحدها. وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة قوة الأجزاء بشكل كبير ، والتي تقدم العديد من المزايا الأخرى أيضًا. على سبيل المثال ، فهي أكثر مرونة أو قابلة للتمدد وتتمتع بمقاومة أفضل للإشعاع وأحمال درجات الحرارة العالية.
قال لي "أيضًا ، عملية التعزيز نفسها غير مكلفة وتعمل مع طابعات ثلاثية الأبعاد موجودة. فقط استخدم مسحوقنا وستحصل على أداء أفضل".
علق شو سونغ ، الأستاذ المساعد في جامعة هونغ كونغ الصينية والذي لم يشارك في هذا العمل: "في هذه الورقة ، يقترح المؤلفون طريقة جديدة لطباعة مركبات مصفوفة معدنية من سبائك النيكل 718 معززة بألياف السيراميك النانوية. تحفز عملية الصهر بالليزر إن الانحلال في الموقع للسيراميك يعزز مقاومة الحرارة وقوة Inconel718. بالإضافة إلى ذلك ، يقلل التقوية في الموقع من حجم الحبيبات ويزيل العيوب. الطباعة ثلاثية الأبعاد للسبائك المعدنية المستقبلية ، بما في ذلك تعديل -النحاس الانعكاسي وتثبيط الكسر الفائق ، يمكن للجميع الاستفادة بوضوح من هذه التكنولوجيا ".
صورة
أفاد فريق بحثي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن طريقة بسيطة وغير مكلفة لإعداد مواد التعزيز الرئيسية لتطبيقات الفضاء وتوليد الطاقة النووية. تم إنشاء "القندس" والأشكال الأخرى على الركيزة المطبوعة في هذه الصورة باستخدام تقنية جديدة. مصدر الصورة: ألكسندر أوبراين
مساحة جديدة ضخمة
قال البروفيسور لي: "يمكن أن يفتح هذا العمل مساحة جديدة ضخمة لتصميم السبيكة ، لأنه يمكن تبريد طبقات السبائك المعدنية شديدة الرقة المطبوعة ثلاثية الأبعاد بشكل أسرع بكثير من المكونات السائبة المصنوعة باستخدام عمليات التصلب بالذوبان التقليدية. لذلك ، فإن العديد من قواعد التركيب الكيميائي لا يبدو أن تنطبق على الصب على هذا النوع من الطباعة ثلاثية الأبعاد. لذلك لدينا مساحة تركيبية أكبر بكثير لاستكشاف إضافة المعادن الأساسية إلى السيراميك. "
أضاف Emre Tekoğlu ، أحد المؤلفين الرئيسيين للورقة البحثية: "هذا التكوين هو واحد من أول ما صممناه ، لذلك من المثير جدًا تحقيق هذه النتائج في الحياة الواقعية. لا يزال هناك مجال كبير للاستكشاف . سنواصل استكشاف تركيبة Inconel المركبة الجديدة أدت أخيرًا إلى تطوير مواد يمكنها تحمل بيئات أكثر قسوة. "
ويخلص مؤلف رئيسي آخر ، ألكسندر أوبراين ، إلى أن: "الدقة وقابلية التوسع التي تتيحها الطباعة ثلاثية الأبعاد تفتح عوالم جديدة من الاحتمالات لتصميم المواد. نتائجنا هنا هي خطوة مبكرة ومثيرة في عملية من المؤكد أن يكون لها تأثير كبير على تصميم المستقبل النووي والفضائي وجميع إنتاج الطاقة.
