Tungsten adalah bahan pilihan untuk aplikasi suhu tinggi karena sifat termomekanisnya yang baik seperti titik leleh tinggi, densitas tinggi, konduktivitas termal tinggi, dan ekspansi termal sedang. Selain itu, densitasnya yang tinggi dan laju erosi sputtering yang sangat rendah membuatnya cocok untuk radiasi atau lingkungan ekstrem lainnya dan dapat digunakan untuk membuat pandu gelombang, kolimator, komponen permukaan plasma reaktor nuklir, dll., yang mencakup kedirgantaraan, penerbangan, militer, medis, dan nuklir. industri, dll. Banyak bidang.
Berbagai keunggulan logam tungsten juga membuatnya sulit untuk diproses. Titik leleh tungsten murni setinggi 3410 derajat Celcius. Meskipun titik leleh paduan tungsten diturunkan, semuanya adalah logam tahan api, yang sulit dibuat dengan metode konvensional. Umumnya, paduan tungsten dan tungsten dapat diproses menjadi bahan dengan pembuatan kosong metalurgi bubuk, ekstrusi, penempaan, penggulungan, pemintalan, dan penarikan, tetapi biaya pemrosesan tinggi dan memakan waktu, dan kompleksitas struktural bagian yang dapat diproduksi. terbatas.
Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi pencetakan 3D telah menyediakan sarana untuk pembuatan logam tungsten, dan pembuatan bahan ini telah dieksplorasi menggunakan berbagai proses pencetakan 3D seperti SLM, BJ, ekstrusi FDM, dan DLP, yang didasarkan pada peleburan langsung dan sintering. kelayakan. Perusahaan manufaktur karbida semen berharap bahwa teknologi baru ini dapat membuka jalan baru untuk pembuatan logam tungsten, dan produsen peralatan pencetakan 3D arus utama juga secara aktif mengeksplorasi proses pembentukan logam tungsten dan menyatakan bahwa mereka telah membuat terobosan.
Pencetakan 3D laser langsung berbasis lelehan
Peleburan laser selektif (SLM/L-PBF) adalah salah satu teknik manufaktur aditif yang paling sukses untuk memproduksi suku cadang fungsional dengan presisi tinggi dan berkualitas tinggi. Selama bertahun-tahun, produsen pencetakan 3D logam terkenal di China telah menyatakan bahwa mereka telah menaklukkan pencetakan tungsten laser 3D dan berhasil mewujudkan aplikasinya. Contoh yang diberikan adalah semua kisi tungsten untuk penggunaan medis, dan ada beberapa yang berkelanjutan. laporan.
Masalah terbesar dengan teknologi berbasis laser adalah adanya gradien suhu, yang dapat dengan mudah menyebabkan tegangan sisa dan menyebabkan keretakan. Para peneliti di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore menunjukkan bahwa dalam studi pencetakan 3D pada tungsten, kepadatan tinggi lebih dari 98 persen telah dilaporkan, tetapi pembentukan retakan mikro tidak dapat dihindari. Referensi teknologi 3D printing telah dipelajari para peneliti dari beberapa unit yang bergerak dalam penelitian materi ini. Kisi-kisi tungsten relatif mudah dicetak. Meski kekuatannya tidak tinggi, mereka bisa memenuhi persyaratan medis untuk pelindung radiasi. Sangat mudah retak saat dicetak.
Pencetakan laser tungsten dapat ditingkatkan melalui paduan dan pengoptimalan proses, tetapi kedua pendekatan tersebut memiliki keberhasilan yang terbatas. Untuk paduan tungsten berdensitas tinggi, karena keragaman komponen, sifatnya sangat bervariasi, titik leleh bervariasi hingga 2400 derajat, dan tekanan uap jenuh setiap elemen berbeda. Para peneliti dari Universitas Tianjin dan Universitas Central South juga menunjukkan bahwa sulit untuk memastikan pengendalian komponen dalam paduan tungsten dengan menggunakan SLM, dan juga sulit untuk membuat paduan tungsten kepadatan penuh dengan sifat mekanik yang sangat baik.
Tidak diragukan lagi, penggunaan laser untuk pembuatan kisi-kisi tungsten merupakan terobosan yang signifikan dan aplikasi peleburan laser langsung yang paling sukses, tetapi penerapan tungsten tidak hanya untuk kisi-kisi.
Pencetakan 3D tidak langsung berbasis sintering
Pencetakan 3D tidak langsung berdasarkan sintering menyediakan metode pemrosesan lain untuk membentuk bahan logam tungsten. Proses utama meliputi ekstrusi, light curing, dan binder jetting. Proses ini adalah untuk membentuk bagian yang kosong terlebih dahulu, dan kemudian menggunakan proses metalurgi serbuk tradisional untuk mewujudkan sintering dan densifikasi logam tungsten.
Pencetakan Ekstrusi Bubuk (Powder Extrusion printing, PEP) adalah contohnya, teknologi ini tidak memiliki persyaratan ketat pada kebulatan dan fluiditas bubuk asli, dengan memanaskan pelet yang dicampur dengan bubuk logam dan pengikat polimer menjadi Cairan pasta cair, dan menyimpan itu lapis demi lapis untuk menghasilkan tubuh hijau, setelah degreasing dan sintering, bagian paduan dengan struktur yang diinginkan dan kinerja tinggi dapat dibentuk.
Tubuh hijau paduan tungsten
Paduan tungsten setelah sintering
Penggunaan teknologi pencetakan 3D tidak langsung ekstrusi lelehan bubuk memiliki keunggulan tertentu dalam mencetak bagian paduan tungsten, sehingga memungkinkan untuk memproduksi bagian struktural berbentuk hampir bersih. Selain itu, proses pembentukan ini sederhana, tidak memerlukan perangkat laser, dan memiliki biaya input peralatan dan material yang rendah. Sangat cocok untuk bahan serbuk yang digunakan dalam metalurgi serbuk dan memiliki karakteristik pembentukan suhu rendah dan pembentukan suhu tinggi.
Meringkaskan
Setiap proses memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Pembuatan laser langsung blok logam tungsten saat ini memiliki kekurangan dalam retak dan pembentukan, dan skema ekstrusi dan sintering sulit untuk membuat struktur jaringan berdinding tipis.