Fabrication additive pour produire de l'acier inoxydable à haute résistance par le NIST et le laboratoire national d'Argonne
Selon le site Web d'actualités sur la conception rapporté le 3 novembre, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST), de l'Université du Wisconsin-Madison et du Laboratoire national d'Argonne ont créé l'un des aciers inoxydables les plus solides qui existent, Acier inoxydable 17-4 durcissement par précipitation (PH) a innové une méthode d'impression 3D qui imprime l'acier inoxydable avec les mêmes propriétés que l'acier inoxydable fabriqué par des méthodes traditionnelles.
Cet acier inoxydable est un alliage solide et résistant à la corrosion utilisé dans la construction de cargos, d'avions de passagers et de centrales nucléaires. Cette innovation marque l'impression 3D en continu de l'acier 17-4 PH tout en conservant ses propriétés d'origine.
Alors que l'utilisation de l'impression 3D pour fabriquer des pièces en plastique est devenue plus courante dans toutes les industries, la fabrication additive métallique (AD) à base de poudre est plus complexe, en partie en raison des changements de température très rapides pendant l'impression, la poudre subit des fluctuations rapides en un court laps de temps. période de temps. La fabrication additive de métaux soude essentiellement des millions de minuscules particules ressemblant à de la poudre à l'aide de sources à haute énergie telles que des lasers, les fait fondre en un liquide, puis les refroidit en un solide.
Mais parce que la vitesse de refroidissement est élevée, créant un état de non-équilibre extrême, le processus de chauffage et de refroidissement rapides peut provoquer des changements rapides dans la structure cristalline des atomes de l'acier, ce qui rend impossible de déterminer ce qui se passe dans le matériau à le niveau atomique, il est donc impossible de préciser La structure cristalline ne peut pas déterminer l'état optimal du matériau imprimé.
Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont utilisé la diffraction synchrone des rayons X (XRD) pour étudier la structure cristalline lors de changements rapides de température, afin de pouvoir déterminer la structure interne de la martensite lors de l'impression. Les chercheurs ont utilisé la source de photons avancée (APS) d'Argonne pour projeter des rayons X à haute énergie dans l'échantillon d'acier pendant le processus d'impression. De cette façon, les chercheurs ont pu cartographier comment la structure cristalline de l'acier a changé pendant l'impression.
Bien que le fer soit le composant principal de l'acier 17-4 PH, sa composition spécifique comprend jusqu'à 12 éléments chimiques différents. Avec une meilleure compréhension des changements structurels de l'acier au cours du processus d'impression 3D, les chercheurs peuvent affiner la composition de cet acier et ainsi contrôler les résultats de l'impression 3D. Cette approche peut également être appliquée à d'autres matériaux, en utilisant XRD pour optimiser d'autres alliages pour l'impression 3D et fournir des informations utiles pour construire et tester des modèles informatiques qui peuvent prédire la qualité finale des pièces imprimées.