Metal incredibil de dur, imprimat 3D: O premieră mondială

Conform Descopera: O nouă tehnică de imprimare 3D revoluționează producția de carburi metalice dure

Cercetătorii de la Universitatea din Hiroshima, în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal, au dezvoltat o metodă inovatoare de fabricare aditivă pentru carbura de tungsten-cobalt (WC-Co), un material esențial în industriile unde rezistența la uzură și presiune este critică. Noua tehnică promite să reducă semnificativ costurile și risipa de materii prime scumpe, precum tungstenul și cobaltul.

Metoda tradițională de producție, bazată pe metalurgia pulberilor, presupune comprimarea și sinterizarea pulberilor la temperaturi înalte. Acest proces, deși eficient pentru obținerea materialelor finale, este costisitor și generează pierderi considerabile de materiale valoroase. Noua abordare, bazată pe imprimarea 3D, permite depunerea carburei de tungsten direct acolo unde este necesară, minimizând astfel risipa.

Tehnica de iradiere laser cu fir cald, un pas înainte

Pentru a realiza această performanță, echipa de cercetători a utilizat o metodă de iradiere laser cu fir cald. Spre deosebire de procesele tradiționale care implică topirea completă a metalelor, o etapă ce poate afecta structura internă și duritatea materialului, noua tehnică se bazează pe înmuierea controlată a acestuia. Acest lucru permite depunerea materialului cu precizie.

Procesul este ghidat de laser și implică adăugarea unui strat intermediar pe bază de aliaj de nichel. Controlul strict al temperaturii pe parcursul întregii operațiuni previne apariția defectelor structurale și a creșterii necontrolate a cristalelor microscopice. Rezultatul testelor confirmă obținerea unui material fără defecte majore și cu o duritate Vickers de peste 1400 HV.

O inovație cu potențial extins

Această valoare de duritate plasează aliajul obținut în categoria materialelor extrem de dure, potrivite pentru aplicații industriale de înaltă performanță, situându-se imediat sub substanțe superdure precum safirul și diamantul. Profesorul Keita Marumoto, unul dintre coordonatorii studiului, a subliniat că abordarea de a forma materiale metalice prin înmuiere, în loc de topire completă, reprezintă o noutate absolută în domeniu.

Această tehnică, dezvoltată inițial pentru carbura de tungsten, are potențialul de a fi aplicată și altor materiale industriale dure. Deși mai există provocări legate de minimizarea fisurilor și fabricarea unor forme complexe, rezultatele obținute deschid calea către o producție industrială mai eficientă, mai economică și sustenabilă pentru piesele care necesită o rezistență excepțională. Această descoperire a fost publicată în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, conform informațiilor preluate de pe Sciencedaily.

Sursa: Descopera