Chế tác thép Damacus bằng Công nghệ in 3D

Thép Damascus là một loại thép hiếm được chế tác bằng cách gập liên tiếp 2 loại thép có hàm lượng carbon khác nhau xen kẽ, xuất phát từ một kỹ thuật rèn thép cổ xưa có từ thế kỷ 13 ở Syria. Thép có hàm lượng carbon càng cao thì càng cứng nhưng có độ dẻo giảm dần. Do đó, Thép Damacus kết hợp hai loại thép mang lại cả độ cứng và độ dẻo và có họa tiết vân đặc trưng. Viện nghiên cứu sắt Max Planck đang hy vọng có thể chế tạo thành công loại thép trên bằng các công nghệ in 3D mới nhất.(Max Planck Institute for Iron Research)

Mảnh thép Damacus in bằng Công nghệ in 3D
Mảnh thép Damacus in bằng Công nghệ in 3D

Làm lạnh nhanh thép Damacus

Một phần quan trọng của kỹ thuật rèn thép Damascus là bước làm nguội nhanh.

Làm nguội nhanh rất cần thiết cho những thay đổi cấu trúc vi mô diễn ra làm cho thép vừa cứng vừa dai. Các nguyên tử chuyển thành dạng tinh thể trong quá trình làm mát. Trong một lò rèn truyền thống, làm nguội được thực hiện với dầu hoặc nước. Sau khi kim loại được rèn, một loạt các phương pháp xử nhiệt dẫn đến sự kết tủa của các hạt niken-titan làm cho thép cứng hơn đáng kể, ngay cả với hàm lượng carbon thấp. Đó là lý do khiến việc chế tác thép Damacus rất khó khăn cũng như đắt đỏ. Vì quá trình làm nóng và làm nguội có thể kéo dài đến 48 tiếng đồng hồ

Để thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại bột hợp kim thép bao gồm niken, titan và sắt, các nguyên tố sẽ kết tủa thành các hạt niken-titan. Trong quá trình in 3D thép Damacus, việc làm mát nhanh được thực hiện bằng cách tắt tia laser trong một khoảng thời gian giữa một số layer. Việc làm mát cho phép sự hình thành tinh thể xảy ra. Sau đó, Tia laser được bật trở lại để in các layer tiếp theo và để kết tủa các hạt mong muốn.

Ánh xạ nguyên tử

Để xác định xem kỹ thuật in có đạt được kết quả mong muốn hay không, nguyên tử của các nhà nghiên cứu đã ánh xạ mẫu thử và các hạt niken-titan thực sự tồn tại. Tiếp theo, họ đã kiểm tra cường độ thép. Kết quả, mẫu thép chịu được lực kéo hơn 20% khi so sánh với một mảnh kim lại được in theo phương pháp truyền thống với cùng một loại bột hợp kim thép. Tuy không được như thép Damacus; nhưng so với thời gian và chi phí bỏ ra thì kết quả thử nghiệm rất ấn tượng.

Mặc dù họ mới chỉ ở giai đoạn nghiên cứu, nhưng các nhà khoa học hy vọng rằng có thể chế tạo các công cụ tối ưu hơn trong tương lai.

Tìm hiểu thêm về Công nghệ in 3D tại 3dprinting.vn

Leave a Reply