Tecnologia Científica

Fabricação adicional de um aço melhor por meio de técnicas de raios-X síncrotron
As descobertas, publicadas na edição de novembro da Additive Manufacturing, podem permitir a produção futura de um aço inoxidável altamente resistente à corrosão por meio da engenharia de seus defeitos em nanoescala.
Por Stony Brook University - 27/10/2021


Uma investigação multimodal de aço inoxidável 316L manufaturado aditivamente revelando uma distribuição heterogênea - e correlativa - de defeitos de cristal na micrografia eletrônica de transmissão de campo brilhante (escala de cinza) e elementos de liga no mapa de fluorescência de raios-x sobreposto (colorido). Crédito: Dr. W. Streit Cunningham e Prof. Jason Trelewicz, Stony Brook University

A manufatura aditiva a laser - uma forma de impressão 3D que acumula peças camada por camada ao derreter e solidificar pós de metal - deu início a um renascimento para os cientistas que estão aprendendo a projetar materiais estruturais exclusivos. Um novo estudo liderado por pesquisadores da Stony Brook University lança luz sobre a conexão entre o comportamento de corrosão e a estrutura dos materiais subjacentes no aço inoxidável 316L fabricado aditivamente a laser - um metal resistente à corrosão amplamente utilizado em aplicações navais. Usando técnicas de raios-X síncrotron multimodais, a equipe descobriu novas conexões entre os parâmetros de impressão e o estado de defeito no material. Isso permite aos pesquisadores mapear caminhos para a engenharia de uma liga impressa ainda melhor e resistente à corrosão.

As descobertas, publicadas na edição de novembro da Additive Manufacturing, podem permitir a produção futura de um aço inoxidável altamente resistente à corrosão por meio da engenharia de seus defeitos em nanoescala. A pesquisa também demonstrou que as técnicas de síncrotron multimodal estão se tornando ferramentas essenciais para estabelecer correlações entre o processo de impressão, a estrutura subjacente do material e seu desempenho realizado.

"O foco principal de nosso estudo foi entender o comportamento de corrosão do aço inoxidável 316L fabricado aditivamente a laser no contexto de defeitos microestruturais que se formam devido às taxas de solidificação rápidas inerentes a este processo de impressão 3D ", explica Jason Trelewicz, Ph.D. , autor correspondente e professor associado de Ciência e Engenharia de Materiais na Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas e no Instituto de Ciência Computacional Avançada. "Nós mostramos que, embora a corrosão superficial uniforme do 316L impresso seja semelhante a uma liga 316L tradicional, o material impresso exibe uma suscetibilidade aumentada a corrosão, particularmente nas amostras com a maior densidade de defeito descoberta a partir de nossas medições de síncrotron."

A equipe, formada por cientistas pesquisadores e estudantes do grupo do Professor Trelewicz, o Laboratório de Microestruturas e Efeitos de Radiação, trabalhando com colaboradores no Laboratório Nacional de Brookhaven, conduziu os experimentos de raios-X síncrotron na Fonte de Luz Síncrotron Nacional II de Brookhaven (NSLS-II). As amostras 316L foram impressas na Universidade Estadual da Pensilvânia pelo colaborador Professor Guha Manogharan. A equipe realizou microscopia eletrônica correlativa no Center for Functional Nanomaterials (CFN) em Brookhaven e medições de corrosão realizadas na Stony Brook University.

Além do desenvolvimento de novos materiais manufaturados aditivamente, Trelewicz diz que as descobertas destacam o papel crítico correlativo de raios-X síncrotron e medições de microscopia eletrônica podem desempenhar na construção de uma imagem detalhada das tendências microestruturais médias de volume em materiais desenvolvidos pela manufatura aditiva a laser.

 

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