– Advertisement –
Lazer bazlı katmanlı üretim, daha güçlü ve kırılma olasılığı daha düşük olan yüksek entropili alaşımlar üretir.
Araştırmacılar, birkaç temel metali birleştirerek dayanıklı yüksek entropi alaşımları (HEA’lar) adı verilen bir malzeme türü üretiyorlar. HEA’ların şiddetli aşınma ve yıpranma, aşırı sıcaklıklar, radyasyon ve yüksek stres içeren uygulamalarda potansiyel kullanımları vardır.
Eklemeli imalat (AM) olarak da bilinen 3 boyutlu baskı kullanılarak yapılabilirler, ancak bu genellikle zayıf sünekliğe neden olur. Bu, 3D baskılı HEA’ların şekillendirilmesinin zor olduğu ve yük altında kırılmaları önleyecek kadar deforme olmadığı veya esnemediği anlamına gelir.
Bilim adamları artık daha güçlü ve çok daha esnek olan HEA’lar oluşturmak için lazer bazlı AM’yi kullandılar. Bu performans iyileştirmelerinin mekanizmalarını daha iyi anlamak için nötron ve X-ışını saçılımını ve elektron mikroskobunu kullandılar.
Potansiyel Endüstriyel Uygulamalar ve Enerji Verimliliği
Endüstri bir gün imalatta daha güçlü ve daha kolay şekillendirilebilen HEA’ları kullanabilir. Hafif ve karmaşık HEA parçalarının bu uygulamalarda çalışabilmesi için gelişmiş dayanıklılığa, güvenilirliğe ve kırılmaya karşı dirence ihtiyacı vardır.
Bu, örneğin daha güvenli ve yakıt açısından daha verimli araçların, daha güçlü ürünlerin ve daha uzun ömürlü makinelerin üretilmesini sağlayarak tüketicilere ve endüstriye fayda sağlayacaktır. Ayrıca, lazerlerin toz halindeki alaşımları katı metal şekillere dönüştürdüğü lazer bazlı AM, enerji açısından oldukça verimlidir. Bu, onu yeni tip HEA’ların üretilmesi için çekici kılmaktadır.
Nano-Lamel Yapısı ve Mekanik Özellikleri
Lazer bazlı AM işlemi, yüksek mukavemet sunan nanometre kalınlığında nano-lameller (ince plaka katmanları) üretirken, plakaların farklı kenarları bir dereceye kadar kaymaya (süneklik) izin verir. Plakalar, ortalama yaklaşık 150 nanometre kalınlığında yüz merkezli kübik (FCC) kristal yapılardan ve ortalama 65 nanometre kalınlığında vücut merkezli kübik (BCC) kristal yapılardan oluşan alternatif katmanlardan oluşur.
Yeni HEA’lar, en güçlü titanyum alaşımlarını aşan yaklaşık 1,3 gigapaskallık yüksek akma mukavemeti sergiledi. Bu HEA’lar ayrıca yaklaşık %14’lük bir uzama sunar; bu, aynı akma mukavemeti göz önüne alındığında diğer AM metal alaşımlarından daha yüksektir. Uzama, bir malzemenin kırılmadan ne kadar bükülmeye dayanabileceğinin bir ölçüsüdür.
Referans: Jie Ren, Yin Zhang, Dexin Zhao, Yan Chen, Shuai Guan, Yanfang Liu, Liang Liu, Siyuan Peng, Fanyue Kong, Jonathan D. Poplawsky, Guanhui Gao tarafından yazılan “Katkılı üretim yoluyla güçlü ancak sünek nanolameller yüksek entropi alaşımları” , Thomas Voisin, Ke An, Y. Morris Wang, Kelvin Y. Xie, Ting Zhu ve Wen Chen, 3 Ağustos 2022.
Bu araştırma, tamamı DOE Bilim Ofisi’nin kullanıcı tesisleri olan Spallation Nötron Kaynağı, Gelişmiş Foton Kaynağı ve Nanofaz Malzeme Bilimleri Merkezi’nde gerçekleştirildi. Bu çalışma için sağlanan finansman desteği arasında Ulusal Bilim Vakfı, Massachusetts Amherst Üniversitesi ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki Laboratuvara Yönelik Araştırma ve Geliştirme programı yer alıyordu.
