Conform Descopera: Cercetătorii au imprimat 3D unul dintre cele mai dure metale

O echipă de cercetători de la Universitatea din Hiroshima, în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal, a dezvoltat o metodă inovatoare de imprimare 3D a carburei de tungsten-cobalt (WC-Co), un material renumit pentru rezistența sa extremă la uzură și presiune. Această tehnică promite să revoluționeze producția industrială a pieselor dure, reducând semnificativ risipa de materiale prețioase și costurile asociate.

Carbura de tungsten-cobalt este esențială în fabricarea uneltelor de tăiere, a burghielor și a altor echipamente care necesită o rezistență excepțională. Cu toate acestea, prelucrarea sa tradițională, prin metalurgia pulberilor, este un proces costisitor și generează pierderi mari de materii prime valoroase, precum tungstenul și cobaltul. Metoda clasică implică comprimarea și sinterizarea pulberilor la temperaturi ridicate, un proces care consumă multă energie și duce la desperdici de material.

Noua abordare utilizează fabricarea aditivă, prin care carbura de tungsten este depusă direct pe zonele necesare. Cercetătorii au folosit o tehnică de iradiere laser cu fir cald, care nu topește complet materialul, ci doar îl înmoaie. Această abordare evită alterarea structurii interne a carburei de tungsten și, implicit, menține duritatea sa remarcabilă.

O tehnică inovatoare pentru materiale rezistente

Prin controlul precis al iradierii laser, combinat cu un strat intermediar din aliaj de nichel și o gestionare atentă a temperaturii, echipa a reușit să prevină apariția defectelor structurale și a creșterii necontrolate a cristalelor microscopice. Rezultatul testelor a fost obținerea unui material lipsit de defecte majore, cu o duritate Vickers de peste 1400 HV.

Această valoare plasează aliajul obținut în categoria materialelor extrem de dure, apropiate de substanțe superdure precum safirul și diamantul, utilizate în aplicații industriale de înaltă performanță. Profesorul Keita Marumoto de la Universitatea din Hiroshima a subliniat că formarea materialelor metalice prin înmuiere, și nu prin topire completă, reprezintă o noutate absolută în domeniu.

Perspective pentru producția industrială

Tehnica dezvoltată la Universitatea din Hiroshima are potențialul de a fi aplicată și altor materiale industriale dure, nu doar carburei de tungsten. Deși există încă provocări legate de reducerea apariției fisurilor și fabricarea unor forme complexe, rezultatele obținute deschid calea către o producție industrială mai eficientă, mai economică și mai sustenabilă a componentelor de înaltă rezistență.

Studiul a fost publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

Fabricarea aditivă reduce pierderile de material

Metoda tradițională de producție a carburei de tungsten-cobalt, prin metalurgia pulberilor, implică costuri ridicate și pierderi semnificative de materii prime scumpe. Tehnica de imprimare 3D propusă de cercetătorii japonezi permite depunerea materialului selectiv, reducând considerabil risipa.

Această inovație contribuie la un proces de fabricație mai ecologic, prin diminuarea necesarului de materii prime și a consumului de energie. Cercetarea ar putea influența în viitor modul în care sunt fabricate uneltele de precizie și componentele destinate industriilor aerospațială, auto și energetică.

Sursa: Descopera