Comportamiento anisotrópico en microestructuras y propiedades del metal refractario de tungsteno producido por fusión...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Fabricación aditiva
• Trabajos de metalurgia

Sus antecedentes:

• La fusión por lecho de polvo láser (LPBF) es una técnica de fabricación aditiva clave para la producción de componentes metálicos.
• El tungsteno (W) presenta propiedades únicas que lo hacen adecuado para aplicaciones de alto rendimiento.
• Comprender la anisotropía en los materiales fabricados con LPBF es crucial para optimizar el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar las propiedades mecánicas anisotrópicas y las características microstruturales del tungsteno puro fabricado mediante LPBF.
• Analizar los defectos internos y su influencia en el comportamiento del material en planos horizontales y verticales.
• Para correlacionar microestructura, defectos y propiedades mecánicas con los mecanismos de desgaste.

Principales métodos:

• Preparación de componentes de tungsteno puro mediante la fusión en lecho de polvo láser (LPBF).
• Análisis microestructural de los granos, de los defectos (rasuras) y de los límites de los granos en los planos horizontal y vertical.
• Pruebas mecánicas, incluidas las medidas de dureza y resistencia al desgaste.
• Análisis del mecanismo de desgaste en diferentes condiciones de ensayo.

Principales resultados:

• El procesamiento LPBF dio como resultado granos W columnares a lo largo de la dirección vertical y granos casi equiaxes en el plano horizontal.
• Las grietas se propagan predominantemente a lo largo de los límites de granos de ángulo alto (HAGB), particularmente en el plano horizontal.
• La dureza y la resistencia al desgaste fueron significativamente más bajas en el plano horizontal en comparación con el plano vertical debido al aumento de las grietas.
• Los mecanismos de desgaste cambiaron de desgaste por delaminación y abrasión (vertical) a desgaste por abrasión y ligero desgaste por adhesión (horizontal).

Conclusiones:

• El comportamiento anisotrópico de la dureza y la resistencia al desgaste en LPBF-W es impulsado principalmente por variaciones microestructurales y distribución de grietas entre planos horizontales y verticales.
• La optimización de los parámetros del proceso LPBF es esencial para mitigar la formación de grietas y mejorar las propiedades mecánicas en todas las orientaciones.
• Los hallazgos proporcionan información crítica para el diseño y la fabricación de componentes de tungsteno con propiedades anisotrópicas adaptadas para aplicaciones específicas.