محققان ORNL با تولید اولین قطعات تنگستن پیچیده و بدون نقص، به نقطه عطفی در تولید افزودنی دست یافته اند. این تحقیق با استفاده از ذوب پرتو الکترونی به عنوان فرآیند، به چالش طولانی مدت شکنندگی تنگستن در دمای اتاق می پردازد.
تنگستن چیست؟
تنگستن (به انگلیسی: Tungsten) یا وُلفرام عنصری شیمیایی با نماد شیمیایی W و عدد اتمی ۷۴ است. تنگستن، فلزی کمیاب و گران‌بهاست که تقریباً در طبیعت، خالص یافت نمی‌شود، بلکه فقط می‌توان ترکیبات آن را با سایر عناصر پیدا کرد. این عنصر در ۱۷۸۱ میلادی شناسایی و در ۱۷۸۳ برای اولین بار به عنوان یک فلز خالص جدا شد.
نقطه ذوب بالای تنگستن، بالاترین درجه از هر فلز، آن را به ماده ای ایده آل برای به کار بردن در محیط های به شدت گرم، مانند راکتورهای همجوشی که در آن دما از 180 میلیون درجه فارنهایت فراتر می رود، تبدیل می کند. برای مقایسه، دمای مرکز خورشید حدود 27 میلیون درجه فارنهایت است. با این حال، شکنندگی تنگستن خالص، استفاده از آن را در چنین کاربردهایی در دمای بالا محدود کرده است. فناوری چاپ سه بعدی پرتو الکترونی ORNL این مشکل را با رسوب لایه به لایه تنگستن برای تشکیل اشکال سه بعدی دقیق کاهش می دهد.
فرآیند پرتو الکترونی شامل یک جریان مغناطیسی از ذرات در یک محفظه با خلاء بالا است که پودر فلز را ذوب کرده و به اجسام جامد متصل می کند. محیط خلاء آلودگی را به حداقل می رساند و تشکیل تنش پسماند را کاهش می دهد و در نتیجه اجزای بدون نقص با هندسه های پیچیده ایجاد می شود. این دقت و کنترل برای ایجاد قطعاتی که بتوانند در شرایط سخت بدون شکست مقاومت کنند، بسیار مهم است.
مایکل کرکا از ORNL گفت: “تولید افزودنی پرتو الکترونی برای پردازش هندسه‌های پیچیده تنگستن امیدوارکننده است.”
این گام مهمی برای گسترش استفاده از فلزات مقاوم در برابر دما در منابع انرژی است که از آینده ای پایدار و بدون کربن پشتیبانی می کند.
این فناوری یک توسعه حیاتی برای گسترش استفاده از فلزات مقاوم در برابر دما در کاربردهای انرژی، به ویژه در فناوری‌های انرژی پاک مانند انرژی همجوشی است. با فعال کردن تولید اجزای تنگستن بدون نقص، ORNL راه را برای پذیرش گسترده‌تر تنگستن در سیستم‌های انرژی پایدار و بدون کربن هموار می‌کند.
