استخدام التعلم الآلي في تطوير تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج فولاذ عالي القوة ومقاوم للتآكل

أخبار ar.wedoany.com، يعتمد إنتاج المواد المعدنية ذات القوة العالية والمطيلية حاليًا بشكل عام على عناصر باهظة الثمن مثل الكوبالت والموليبدينوم، وتتطلب معالجة حرارية متعددة المراحل، كما أن المنتجات النهائية معرضة بشدة للصدأ في البيئات القاسية. لمعالجة هذه المشكلة، استخدم فريق بحثي من جامعة نان هوا الصينية وجامعة بوردو الأمريكية نموذج "التعلم الآلي القابل للتفسير" لتطوير وصفة سبيكة جديدة منخفضة التكلفة وعالية الأداء بنجاح. قام الفريق البحثي بإدخال بيانات الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ 81 عنصرًا في الخوارزمية، وتمكنت الخوارزمية من تحديد مجموعة من نسب الخلط تعتمد بشكل أساسي على الحديد والكروم، مع إضافة كميات صغيرة من عناصر رخيصة مثل السيليكون والنحاس والألومنيوم. ثم استخدم الباحثون تقنية ترسيب الطاقة الموجهة بالليزر للطباعة ثلاثية الأبعاد، وأجروا فقط معالجة تلبيد واحدة عند 480 درجة مئوية لمدة 6 ساعات، مما قلل بشكل كبير من وقت المعالجة.

تظهر بيانات الاختبارات الفيزيائية أن أداء الفولاذ المصمم بالذكاء الاصطناعي كان متميزًا، حيث بلغت قوة الشد 1713 ميجا باسكال، وبلغ استطالة الكسر 15.5٪. مقارنة بحالة الطباعة الأولية، زادت القوة بنحو 30٪، وزادت المطيلية بمقدار الضعف. من حيث مقاومة التآكل، كان معدل تآكل هذه السبيكة في اختبار الماء المالح 0.105 ملم سنويًا فقط، مما يتفوق بشكل ملحوظ على الفولاذ المقاوم للصدأ التجاري القياسي. يكمن الآلية الأساسية لتحسين الأداء في شبكة الجسيمات النانوية المتكونة داخل المادة. خلال المعالجة الحرارية القصيرة بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد، تشكلت جسيمات كثيفة من النحاس وطور النيكل-الألومنيوم داخل المعدن، وهذه الجسيمات قادرة على تثبيت عيوب الهيكل ومنع انتشار الشقوق عند تعرضها للقوى. في الوقت نفسه، يمكن لطور الأوستينيت الداخلي امتصاص الطاقة من خلال التشوه، مما يلعب دورًا في امتصاص الصدمات ويمنع الكسر الهش المفاجئ للمادة.

فيما يتعلق بمقاومة الصدأ، حلت هذه الوصفة بشكل فعال مشكلة التآكل الناتجة عن استنفاد الكروم في السبائك عالية القوة التقليدية. نظرًا لأن جسيمات النحاس النانوية تطرد عنصر الكروم أثناء تكوينها، فإنها تجبر الكروم على التوزيع بشكل موحد في المادة الأساسية، مما يبني طبقة سلبية أكثر استقرارًا. على الرغم من أن هذه الطريقة خفضت بشكل كبير تكلفة المواد وحسنت كفاءة الإنتاج، إلا أن الباحثين حذروا من أن معدلات التبريد تختلف اختلافًا كبيرًا بين عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة، وبالتالي فإن مجموعة البيانات ذات الصلة موجهة بشكل كبير للعملية. توفر هذه الدراسة مخططًا علميًا واضحًا للصناعة للتخلص من الاعتماد على الخبرة التقليدية وتصميم مكونات معدنية عالية الأداء ومخصصة بسرعة.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com