Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse.Genom att fortsätta att surfa på denna sida godkänner du vår användning av cookies.Ytterligare information.
I en nyligen publicerad artikel publicerad i tidskriften Additive Manufacturing Letters diskuterar forskare lasersmältningsprocessen för kopparkompositer baserade på 316L rostfritt stål.
Forskning: Syntes av 316L rostfritt stål-kopparkompositer genom lasersmältning.Bildkredit: Pedal i lager / Shutterstock.com
Även om värmeöverföringen inom ett homogent fast ämne är diffus, kan värme färdas genom en fast massa längs vägen med minsta motstånd.I metallskumradiatorer rekommenderas att använda anisotropi av värmeledningsförmåga och permeabilitet för att öka värmeöverföringshastigheten.
Dessutom förväntas anisotrop värmeledning bidra till att minska parasitförluster orsakade av axiell ledning i kompakta värmeväxlare.Olika metoder har använts för att ändra värmeledningsförmågan hos legeringar och metaller.Inget av dessa tillvägagångssätt är lämpligt för att skala upp riktningsstyrningsstrategier för värmeflöde i metallkomponenter.
Metal Matrix Composites (MMC) tillverkas av kulmalda pulver med lasersmältning i pulverbädd (LPBF) teknologi.En ny hybrid LPBF-metod har nyligen föreslagits för att tillverka ODS 304 SS-legeringar genom att dopa yttriumoxidprekursorer i ett skikt av 304 SS-pulver innan laserförtätning med piezoelektrisk bläckstråleteknik.Fördelen med detta tillvägagångssätt är möjligheten att selektivt justera materialegenskaperna i olika områden av pulverskiktet, vilket gör att du kan kontrollera materialegenskaperna inom verktygets arbetsvolym.
Schematisk representation av den uppvärmda bäddmetoden för (a) eftervärmning och (b) färgkonvertering.Bildkredit: Murray, JW et al.Bokstäver om additiv tillverkning.
I denna studie använde författarna Cu-bläckstrålebläck för att demonstrera en lasersmältningsmetod för att producera metallmatriskompositer med bättre värmeledningsförmåga än 316L rostfritt stål.För att simulera en hybridbläckstråle-pulverbäddfusionsmetod dopades ett pulverskikt av rostfritt stål med kopparprekursorbläck och en ny reservoar användes för att kontrollera syrenivåerna under laserbearbetning.
Teamet skapade kompositer av 316L rostfritt stål med koppar med hjälp av bläckstrålekopparbläck i en miljö som simulerar laserlegering i en pulverbädd.Förberedelse av kemiska reaktorer med en ny hybrid bläckstråle- och LPBF-teknik som drar fördel av riktad värmeledning för att minska reaktorns totala storlek och vikt.Möjligheten att skapa kompositmaterial med bläckstrålebläck demonstreras.
Forskarna fokuserade på valet av Cu-bläckprekursorer och tillverkningsproceduren för komposittestprodukter för att bestämma materialdensitet, mikrohårdhet, sammansättning och termisk diffusivitet.Två kandidatbläck valdes ut baserat på oxidationsstabilitet, låga eller inga tillsatser, kompatibilitet med bläckstråleskrivhuvuden och minimal rest efter konvertering.
De första CufAMP-bläcken använder kopparformiat (Cuf) som kopparsalt.Vinyltrimetylkoppar(II)hexafluoracetylacetonat (Cu(hfac)VTMS) är en annan bläckprekursor.Ett pilotexperiment genomfördes för att se om torkning och termisk nedbrytning av bläcket resulterar i mer kopparförorening på grund av transport av kemiska biprodukter jämfört med konventionell torkning och termisk nedbrytning.
Med användning av båda metoderna gjordes två mikrokuponger och deras mikrostruktur jämfördes för att bestämma effekten av bytemetoden.Vid en belastning på 500 gf och en hålltid på 15 s, mättes Vickers mikrohårdhet (HV) i tvärsnittet av fusionszonen för två prover.
Schematisk beskrivning av experimentuppställningen och processtegen som upprepas för tillverkning av 316L SS–Cu-kompositprover tillverkade med uppvärmd bäddmetoden.Bildkredit: Murray, JW et al.Bokstäver om additiv tillverkning.
Det visade sig att kompositens värmeledningsförmåga är 187% högre än för 316L rostfritt stål, och mikrohårdheten är 39% lägre.Mikrostrukturstudier har visat att reducering av gränsytsprickor kan förbättra värmeledningsförmågan och de mekaniska egenskaperna hos kompositer.För riktat värmeflöde inuti värmeväxlaren är det nödvändigt att selektivt öka värmeledningsförmågan hos 316L rostfritt stål.Kompositen har en effektiv värmeledningsförmåga på 41,0 W/mK, 2,9 gånger den för 316L rostfritt stål, och en 39% minskning av hårdheten.
Jämfört med smidet och glödgat 316L rostfritt stål var mikrohårdheten för provet i det uppvärmda skiktet 123 ± 59 HV, vilket är 39 % lägre.Den slutliga kompositens porositet var 12 %, vilket är associerat med närvaron av håligheter och sprickor i gränsytan mellan SS- och Cu-faserna.
För proverna efter uppvärmning och upphettningsskiktet bestämdes mikrohårdheten för tvärsnitten av smältzonen till 110 ± 61 HV respektive 123 ± 59 HV, vilket är 45 % och 39 % lägre än 200 HV för smidd glödgat 316L rostfritt stål.På grund av den stora skillnaden i smälttemperatur för Cu och 316L rostfritt stål, cirka 315°C, bildades sprickor i de tillverkade kompositerna som ett resultat av fluidiseringssprickning orsakad av fluidisering av Cu.
BSE-bild (övre till vänster) och karta över grundämnen (Fe, Cu, O) efter provuppvärmning, erhållen genom WDS-analys.Bildkredit: Murray, JW et al.Bokstäver om additiv tillverkning.
Sammanfattningsvis visar denna studie ett nytt tillvägagångssätt för att skapa 316L SS-Cu-kompositer med bättre värmeledningsförmåga än 316L SS med användning av sprayat kopparbläck.Kompositen tillverkas genom att lägga bläck i ett handskfack och omvandla det till koppar, sedan lägga till rostfritt stålpulver ovanpå det, sedan blanda och härda i en lasersvets.
Preliminära resultat visar att det metanolbaserade Cuf-AMP-bläcket kan brytas ned till ren koppar utan att bilda kopparoxid i en miljö som liknar LPBF-processen.Metoden med uppvärmd bädd för applicering och omvandling av bläck skapar mikrostrukturer med färre hålrum och föroreningar än konventionella eftervärmningsprocedurer.
Författarna noterar att framtida studier kommer att undersöka sätt att minska kornstorleken och förbättra smältningen och blandningen av SS- och Cu-faserna, såväl som de mekaniska egenskaperna hos kompositerna.
Murray JW, Speidel A., Spierings A. et al.Syntes av 316L rostfria stål-kopparkompositer genom lasersmältning.Faktablad om additiv tillverkning 100058 (2022).https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000329
Friskrivningsklausul: De åsikter som uttrycks här är författarens privata och återspeglar inte nödvändigtvis åsikterna från AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, ägaren och operatören av denna webbplats.Denna ansvarsfriskrivning är en del av användarvillkoren för denna webbplats.
Surbhi Jain är en frilansande teknikskribent baserad i Delhi, Indien.Hon har en Ph.D.Han har en doktorsexamen i fysik från University of Delhi och har deltagit i flera vetenskapliga, kulturella och sportaktiviteter.Hennes akademiska bakgrund är inom materialvetenskaplig forskning med inriktning mot utveckling av optiska enheter och sensorer.Hon har lång erfarenhet av innehållsskrivande, redigering, experimentell dataanalys och projektledning, och har publicerat 7 forskningsartiklar i Scopus indexerade tidskrifter och lämnat in 2 indiska patent baserat på hennes forskningsarbete.Hon brinner för att läsa, skriva, forskning och teknik och tycker om att laga mat, leka, trädgårdsarbete och sport.
Jainism, Surbhi.(25 maj 2022).Lasersmältning möjliggör tillverkning av förstärkta kompositer av rostfritt stål och koppar.A-Ö.Hämtad 25 december 2022 från https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59155.
Jainism, Surbhi."Lasersmältning möjliggör produktion av förstärkt rostfritt stål och kopparkompositer."A-Ö.25 december 2022.25 december 2022.
Jainism, Surbhi."Lasersmältning möjliggör produktion av förstärkt rostfritt stål och kopparkompositer."A-Ö.https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59155.(Från och med den 25 december 2022).
Jainism, Surbhi.2022. Tillverkning av armerade kompositer av rostfritt stål/koppar genom lasersmältning.AZoM, tillgänglig 25 december 2022, https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59155.
I den här intervjun pratar AZoM med Bo Preston, grundare av Rainscreen Consulting, om STRONGIRT, det idealiska stödsystemet för kontinuerlig isolering (CI) och dess tillämpningar.
AZoM pratade med Dr Shenlong Zhao och Dr Bingwei Zhang om deras nya forskning som syftar till att göra högpresterande natrium-svavelbatterier vid rumstemperatur som ett alternativ till litiumjonbatterier.
I en ny intervju med AZoM pratar vi med NIST:s Jeff Scheinlein i Boulder, Colorado om hans forskning om bildandet av supraledande kretsar med synaptiskt beteende.Denna forskning kan förändra vårt sätt att närma oss artificiell intelligens och datoranvändning.
Prometheus från Admesy är en kolorimeter idealisk för alla typer av punktmätningar på displayer.
Denna produktbeskrivning ger en översikt över ZEISS Sigma FE-SEM för högkvalitativ bildbehandling och avancerad analytisk mikroskopi.
SB254 levererar högpresterande elektronstrålelitografi vid en ekonomisk hastighet.Det kan fungera med olika sammansatta halvledarmaterial.
Den globala halvledarmarknaden har gått in i en spännande period.Efterfrågan på chipteknologi har både stimulerat och bromsat utvecklingen av industrin, och den nuvarande chipbristen förväntas fortsätta under en tid.Nuvarande trender kommer sannolikt att forma branschens framtid när detta fortsätter
Den största skillnaden mellan grafenbaserade batterier och solid state-batterier är elektrodernas sammansättning.Även om katoder ofta modifieras, kan allotroper av kol också användas för att tillverka anoder.
Under de senaste åren har Internet of Things implementerats snabbt inom nästan alla områden, men det är särskilt viktigt inom elfordonsbranschen.