High-strength Damascus steel by additive manufacturing
پرینت سه بعدی فولاد دمشقی با استحکام بالا
فرایند ساخت افزایشی با استفاده از لیزر برای تولید قطعات سه بعدی با ساختار پیچیده، با استفاده از پودر فلزی، بسیار جذاب و قابل توجه است. این فرایند با استفاده از مدل طراحی کامپیوتری هدایت می شود. در این روش، می توان پارامترهای فرایند را به صورت دیجیتالی کنترل کرد که در نتیجه می توان میکروساختار آلیاژ نهایی را با دقت خوبی کنترل نمود. برای نمونه، می توان نرخ سرمایش بسیار بالا و گرمایش مجدد سیکلی را فراهم کرد. در مقاله ای که در روزهای اخیر در مجله Nature منتشر شده است و از اهمیت بالایی نیز برخوردار است، از این قابلیت برای پرینت سه بعدی فولاد دمشقی بهره برده شده است. در این پژوهش بسیار مهم، از گرمایش مجدد سیکلی که عملیات حرارتی ذاتی نیز نامیده شده است، برای رسوب دادن آلومینیوم-نیکل در آلیاژ آهن-نیکل-آلومینیوم استفاده شده است. این فرایند به صورت درجا و در حین فرایند ساخت افزایشی به کار رفته است. به این منظور، فولاد با ترکیب Fe19Ni5Ti (اعداد درصد وزنی را نشان می دهند) از طریق فرایند تولید افزایشی ساخته شده است. این فولاد، از طریق ترسیب نانومقیاسی نیکل-تیتانیم سخت کاری شده است و فاز مارتنزیتی نیز به صورت درجا تشکیل شده است که در دمای 200 درجه سانتیگراد شروع می شود. کنترل موضعی ترسیب نانومقیاس و استحاله مارتنزیتی در حین فرایند ساخت منجر به تشکیل میکروساختار سلسله وار و پیچیده در مقیاس های طولی مختلف می شود که از لایه هایی با ضخامت 100 میکرومتر تا رسوبات نانومقیاس را شامل می گردد. با الهام از فولاد دمشقی که دارای لایه های سخت و نرم است، که از طریق تکنیک های خم کاری و فورج ایجاد می شود، فولاد ساخته شده توسط این محققین نیز دارای لایه های نرم و سخت است. این آلیاژ دارای استحکام کششی 1300 مگاپاسکال و کشسانی 10 درصد است که خواص مکانیکی بسیار عالی را نشان می دهد که نزدیک به فولاد دمشقی باستانی است. اصول استحکام دهی از طریق رسوب دهی به صورت درجا و کنترل موضعی میکروساختار که در این پژوهش به کار رفته اند را می توان در ساخت سایر آلیاژها و فرایندهای مختلف تولید افزایشی، بررسی نمود.
این مقاله بسیار مهم را از دست ندهید و با دقت بالایی مطالعه کنید. این کار توسط محققین موسسه مکس پلانک، دانشگاه امپریال کاج لندن ارائه شده است و اهمیت آن به قدری است که در مجله Nature به انتشار رسیده است.