Tungsten ialah bahan pilihan untuk aplikasi suhu tinggi kerana sifat termomekaniknya yang baik seperti takat lebur yang tinggi, ketumpatan tinggi, kekonduksian haba yang tinggi, dan pengembangan haba sederhana. Di samping itu, ketumpatan tinggi dan kadar hakisan sputtering yang sangat rendah menjadikannya sesuai untuk radiasi atau persekitaran ekstrem lain dan boleh digunakan untuk mengeluarkan pandu gelombang, kolimator, komponen permukaan plasma reaktor nuklear, dll., meliputi aeroangkasa, penerbangan, ketenteraan, perubatan dan nuklear industri, dsb. Banyak bidang.
Pelbagai kelebihan logam tungsten juga menjadikannya sukar untuk diproses. Takat lebur tungsten tulen adalah setinggi 3410 darjah Celsius. Walaupun takat lebur aloi tungsten diturunkan, semuanya adalah logam refraktori, yang sukar untuk dihasilkan dengan kaedah konvensional. Secara amnya, aloi tungsten dan tungsten boleh diproses menjadi bahan dengan pembuatan kosong metalurgi serbuk, penyemperitan, penempaan, penggulungan, pemintalan, dan lukisan, tetapi kos pemprosesan adalah tinggi dan memakan masa, dan kerumitan struktur bahagian yang boleh dihasilkan. adalah terhad.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi percetakan 3D telah menyediakan cara untuk pembuatan logam tungsten, dan pembuatan bahan ini telah diterokai menggunakan proses pencetakan 3D yang berbeza seperti SLM, BJ, penyemperitan FDM, dan DLP, yang berdasarkan peleburan langsung dan pensinteran. kebolehlaksanaan. Syarikat pengeluar karbida bersimen berharap teknologi baharu ini dapat membuka cara baharu untuk pembuatan logam tungsten, dan pengeluar peralatan percetakan 3D arus perdana juga telah meneroka secara aktif proses pembentukan logam tungsten dan menyatakan bahawa mereka telah membuat kejayaan.
Percetakan 3D laser langsung berasaskan lebur
Peleburan laser terpilih (SLM/L-PBF) ialah salah satu teknik pembuatan aditif yang paling berjaya untuk menghasilkan bahagian berfungsi berketepatan tinggi dan berkualiti tinggi. Selama bertahun-tahun, pengeluar percetakan 3D logam terkenal di China telah menyatakan bahawa mereka telah menakluki percetakan 3D laser tungsten dan berjaya merealisasikan aplikasi itu. Contoh yang diberikan adalah semua grid tungsten untuk kegunaan perubatan, dan terdapat beberapa yang mampan. laporan.
Masalah terbesar dengan teknologi berasaskan laser ialah kewujudan kecerunan suhu, yang dengan mudah boleh membawa kepada tekanan sisa dan menyebabkan keretakan. Penyelidik di Lawrence Livermore National Laboratory menunjukkan bahawa dalam kajian percetakan 3D pada tungsten, ketumpatan tinggi lebih daripada 98 peratus telah dilaporkan, tetapi pembentukan retakan mikro tidak dapat dielakkan. Rujukan teknologi percetakan 3D telah mempelajari tentang penyelidik daripada beberapa unit yang terlibat dalam penyelidikan bahan ini. Grid tungsten agak mudah untuk dicetak. Walaupun kekuatannya tidak tinggi, mereka boleh memenuhi keperluan perubatan untuk perisai sinaran. Sangat mudah retak semasa mencetak.
Percetakan laser tungsten boleh dipertingkatkan melalui pengaloian dan pengoptimuman proses, tetapi kedua-dua pendekatan mempunyai kejayaan yang terhad. Untuk aloi tungsten berketumpatan tinggi, disebabkan oleh kepelbagaian komponen, sifatnya sangat berbeza, takat lebur berbeza sehingga 2400 darjah, dan tekanan wap tepu setiap elemen adalah berbeza. Penyelidik dari Universiti Tianjin dan Universiti Selatan Tengah juga menegaskan bahawa sukar untuk memastikan kebolehkawalan komponen dalam aloi tungsten dengan menggunakan SLM, dan juga sukar untuk mengeluarkan aloi tungsten berketumpatan penuh dengan sifat mekanikal yang sangat baik.
Tidak dinafikan, penggunaan laser untuk mengeluarkan grid tungsten adalah satu kejayaan yang ketara dan aplikasi paling berjaya bagi pencairan laser langsung, tetapi penggunaan tungsten bukan hanya untuk grid.
Percetakan 3D tidak langsung berasaskan pensinteran
Percetakan 3D tidak langsung berdasarkan pensinteran menyediakan kaedah pemprosesan lain untuk membentuk bahan logam tungsten. Proses utama termasuk penyemperitan, pengawetan ringan, dan pengaliran pengikat. Proses-proses ini adalah untuk membentuk bahagian kosong terlebih dahulu, dan kemudian menggunakan proses metalurgi serbuk tradisional untuk merealisasikan pensinteran dan ketumpatan logam tungsten.
Percetakan Serbuk Penyemperitan (Percetakan Serbuk Penyemperitan, PEP) adalah contoh, teknologi ini tidak mempunyai keperluan yang ketat pada sfera dan kecairan serbuk asal, dengan memanaskan pelet yang dicampur dengan serbuk logam dan pengikat polimer ke dalam pes cair Bendalir, dan mendepositkan ia lapisan demi lapisan untuk menghasilkan badan hijau, selepas nyahgris dan pensinteran, bahagian aloi dengan struktur yang dikehendaki dan prestasi tinggi boleh dibentuk.
Badan hijau aloi tungsten
Aloi tungsten selepas pensinteran
Penggunaan teknologi pencetakan 3D tidak langsung penyemperitan serbuk cair mempunyai kelebihan tertentu dalam mencetak bahagian aloi tungsten, yang memungkinkan untuk mengeluarkan bahagian struktur bentuk hampir bersih. Selain itu, proses pembentukan ini mudah, tidak memerlukan peranti laser, dan mempunyai kos input peralatan dan bahan yang rendah. Ia sesuai untuk bahan serbuk yang digunakan dalam metalurgi serbuk dan mempunyai ciri-ciri pembentukan suhu rendah dan pembentukan suhu tinggi.
ringkaskan
Setiap proses mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri. Pengilangan laser langsung semasa blok logam tungsten mempunyai kekurangan dalam keretakan dan pembentukan, dan skema penyemperitan dan pensinteran sukar untuk mengeluarkan struktur grid berdinding nipis.