Fabricación aditiva para producir acero inoxidable de alta resistencia por NIST y Argonne National Laboratory
Según el sitio web de noticias de diseño informado el 3 de noviembre, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), la Universidad de Wisconsin-Madison y el Laboratorio Nacional Argonne han creado uno de los aceros inoxidables más resistentes que existen, 17-4 endurecimiento por precipitación (PH) acero inoxidable ha innovado un método de impresión 3D que imprime acero inoxidable con las mismas propiedades que el acero inoxidable fabricado con métodos tradicionales.
Este acero inoxidable es una aleación fuerte y resistente a la corrosión que se utiliza en la construcción de buques de carga, aviones de pasajeros y plantas de energía nuclear. Esta innovación marca la impresión 3D continua de acero 17-4 PH conservando sus propiedades originales.
Si bien el uso de la impresión 3D para fabricar piezas de plástico se ha vuelto más común en todas las industrias, la fabricación aditiva (AD) de metal a base de polvo es más compleja, en parte debido a los cambios de temperatura muy rápidos durante la impresión, el polvo experimenta fluctuaciones rápidas en poco tiempo. período de tiempo. La fabricación aditiva de metales esencialmente suelda millones de pequeñas partículas similares a polvo usando fuentes de alta energía como láseres, las funde en un líquido y luego las enfría en un sólido.
Pero debido a que la tasa de enfriamiento es alta, lo que crea un estado de desequilibrio extremo, el proceso de calentamiento y enfriamiento rápidos puede provocar cambios rápidos en la estructura cristalina de los átomos del acero, lo que hace imposible determinar qué sucede en el material en ese momento. el nivel atómico, por lo que es imposible precisar La estructura cristalina no puede determinar el estado óptimo del material impreso.
Para abordar estos problemas, los investigadores utilizaron la difracción de rayos X síncrona (XRD) para estudiar la estructura cristalina durante los cambios rápidos de temperatura, de modo que pudieran determinar la estructura interna de la martensita durante la impresión. Los investigadores utilizaron la fuente de fotones avanzada (APS) de Argonne para disparar rayos X de alta energía a la muestra de acero durante el proceso de impresión. De esta forma, los investigadores pudieron trazar un mapa de cómo cambiaba la estructura cristalina del acero durante la impresión.
Aunque el hierro es el componente principal del acero 17-4 PH, su composición específica incluye hasta 12 elementos químicos diferentes. Con una comprensión más clara de los cambios estructurales en el acero durante el proceso de impresión 3D, los investigadores pueden ajustar la composición de este acero y así controlar los resultados de la impresión 3D. Este enfoque también se puede aplicar a otros materiales, utilizando XRD para optimizar otras aleaciones para la impresión 3D y proporcionar información útil para construir y probar modelos informáticos que puedan predecir la calidad final de las piezas impresas.