Conform Descopera: Cercetătorii japonezi au dezvoltat o metodă revoluționară de imprimare 3D a carburei de tungsten-cobalt (WC-Co), un material industrial extrem de dur și rezistent la uzură. Noua tehnică promite să eficientizeze producția, să reducă costurile și să minimizeze risipa de materii prime prețioase, precum tungstenul și cobaltul.
O nouă abordare pentru prelucrarea materialelor dure
Carbura de tungsten-cobalt este esențială în fabricarea uneltelor de tăiere, a burghielor și a altor componente supuse unor presiuni și uzuri extreme. Datorită durității sale remarcabile, prelucrarea acestui material este, însă, un proces complex și costisitor. Metodele tradiționale, precum metalurgia pulberilor, implică etape de comprimare și sinterizare la temperaturi înalte, generând pierderi semnificative de material.
Studiul, realizat de cercetători de la Universitatea din Hiroshima în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal și publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, introduce fabricarea aditivă ca soluție. Tehnica permite depunerea carburei de tungsten direct în zonele unde este necesară, optimizând utilizarea resurselor.
Inovația în procesul de depunere
Pentru a atinge acest obiectiv, echipa a utilizat o metodă de iradiere laser cu fir cald. Spre deosebire de procesele clasice de topire completă, care pot afecta structura internă și, implicit, duritatea materialului, noua tehnică presupune doar înmuierea controlată a acestuia. Acest pas permite depunerea eficientă a materialului fără a-i compromite proprietățile.
Prin combinarea iradierii laser cu un strat intermediar pe bază de aliaj de nichel și un control riguros al temperaturii, cercetătorii au reușit să prevină apariția defectelor structurale și creșterea necontrolată a cristalelor microscopice.
Rezultate remarcabile în duritate și rezistență
Testele efectuate au confirmat succesul metodei, rezultând un material cu o duritate Vickers de peste 1400 HV, fără defecte structurale majore. Această valoare plasează aliajul obținut în categoria materialelor de uz industrial cu duritate extremă, situându-se imediat sub substanțe precum safirul și diamantul.
Profesorul Keita Marumoto, unul dintre autorii studiului, a subliniat că abordarea de a forma materiale metalice prin înmuiere, în loc de topire completă, reprezintă o premieră în domeniu. Această tehnică are potențialul de a fi extinsă și la prelucrarea altor materiale industriale dure, dincolo de carbura de tungsten.
Deși persistă provocări legate de minimizarea fisurilor și fabricarea unor geometrii complexe, rezultatele preliminare deschid calea către o producție industrială mai eficientă, mai economică și mai sustenabilă pentru componentele care necesită o rezistență sporită la uzură și presiune. Viitoarele cercetări se vor concentra pe depășirea acestor obstacole tehnice.
Sursa: Descopera
