Tantalpulver kan återanvändas eller återvinnas, vilket avsevärt kan sänka priset på föremål gjorda med tantal med hjälp av additiv tillverkning. Denna studie tittade på syrehalt, partikelform, skenbar densitet, tappdensitet och flytbarhet för tantalpulver under cykling för att bedöma effekterna av återanvändning av tantalpulvret på egenskaperna hos tantalkomponenter och ställningar. Med tantalpulver som återanvänts mer än 30 cykler undersöktes effekten av återanvändningstid på de mekaniska egenskaperna hos tantalkomponenter och byggnadsställningar framställda med elektronstrålepulverbäddfusion (EB-PBF). Resultaten visade att tantalpulvrets skenbara densitet, tappdensitet och flytbarhet inte varierade nämnvärt när antalet cykler ökade. Under många återanvändningar blev pulvret mindre sfäriskt och efter 25 återanvändningar hade vissa partiklar tydlig deformation och en grov yta. Efter 15 återanvändningscykler minskade emellertid plasticiteten hos den täta tantalen på grund av en ökning av syrehalten i tantalpulvret, och några möjliga mikrodefekter började dyka upp i tantalproverna som gjordes med EB-PBF-processen. Antalet användningar inom forskningsområdet hade dock ingen effekt på draghållfastheten hos täta tantalkomponenter.
Återanvändningens inverkan på pulvrets egenskaper
Med en ökning av mängden återanvändningscykler ökade tantalpulvrets syrehalt. Utjämningen av substratet före EB-PBF-processen, såväl som den efterföljande pulveråtervinningsproceduren, var nyckeltiderna när pulvret exponerades för luft och syrehalten ökade. Fynden i figur 4 visar att under loppet av 30 återanvändningscykler ökade syrekoncentrationen i tantalpulvret med 4,7 ppm per EB-PBF-operation. På grund av att tantalpartiklarna värmdes upp och smältes med en elektronstråle i högvakuumatmosfär under EB-PBF-processen, växte syrehalten gradvis.
ingen märkbar förändring i genomsnittlig partikelstorlek efter 30 återanvändningar. Det finns olika orsaker till den lilla förändringen i partikelstorlek med ökande återanvändningscykler, inklusive: Antalet små partiklar minskade på grund av den tunna skikttjockleken (50 m) och skrapning av det grova pulvret; antalet stora partiklar ökade på grund av stänk, vidhäftning och omsmältning; och antalet små partiklar minskade på grund av preferentiell smältning av de finkorniga pulverpartiklarna. Som ett resultat ökade partikelstorleken endast marginellt. Den genomsnittliga partikelstorleken var mindre efter återanvändning eftersom de stora partiklarna silades bort och de vidhäftande pulverpartiklarna separerades. Tantalpulvrets D10-, D50- och D90-förändringar följde alla samma mönster under hela EB-PBF-processen, därav partikelstorleken Fördelningen ändrades knappt och den ursprungliga partikelfördelningen bevarades.
Substratet värmdes med en elektronstråle till 700 grader före EB-PBF-proceduren. Pulverbädden hölls sedan vid en temperatur över 660 grader under hela EB-PBF-proceduren. Tantalpartiklarnas blygsamma ytuppruggning och deformation förutsågs därför, särskilt under den utdragna EB-PBF-processen. Dessutom, under EB-PBF-processen, värmdes vissa partiklar nära konstruktionskomponenterna till en hög temperatur, vilket kunde få partiklarna att uppvisa synlig deformation och ytjämnhet. Under återvinningsprocessen skapade högtrycksluftstrålarna konkava områden på pulverpartikelytan. några av dessa egenskaper. I synnerhet tog fel längre tid att manifestera än i Ti-6Al-4V-pulvret efter 25 återanvändningscykler [15, 19]. Med fler cykler för återanvändning av pulver förväntas det bli fler ytfel, vilket kommer att öka ytjämnheten och partikelförvrängningen.
Slutsats 1. Efter 30 iterationer av EB-PBF-processen ökade tantalpulvrets syrehalt från 0.004 till 0.018 viktprocent. Efter flera återanvändningscykler förändrades inte tantalpulvrets fluiditet, partikelstorlek, skenbara densitet och tappdensitet signifikant.
2. Efter 20 omgångar av återanvändning var tantalpulverpartiklarna sfäriska och hade en slät yta. Efter mer än 25 återanvändningar märktes en liten deformation i partikelformen och under EB-PBF-processen smälte stora och små partiklar.
