Gần đây, theo báo chí nước ngoài, thép Damascus cứng và dai, chủ yếu là do nó được cấu tạo từ các lớp hợp kim khác nhau. Vào thời cổ đại, đây là vật liệu được ưa chuộng, đặc biệt là vật liệu làm lưỡi gà. Giờ đây, Viện Max Planck ở Düsseldorf, Đức và Viện Fraunhofer về Công nghệ Laser ở Aachen đã phát triển một quy trình có thể sản xuất từng lớp thép như vậy trong máy in 3D. Trong số đó, độ cứng của từng lớp riêng biệt có thể được điều chỉnh cụ thể.

Theo các báo cáo, quy trình sản xuất thép Damascus ban đầu đề cập cụ thể đến thép làm bằng thép Uzi. Nó được nhập khẩu từ Ấn Độ hơn 2000 năm trước và được sản xuất hoặc buôn bán ở Damascus. Nó có các sọc cong, lượn sóng và các sọc sáng và tối giống như nước chảy. Do niên đại của Thép Uzi, thép Damascus thật từ lâu đã trở thành một tác phẩm nghệ thuật bị thất truyền, và nó đã được đặt nhiều kỳ vọng bởi nhiều nhà khoa học và thợ thủ công dành riêng cho việc chế tạo ngược.

Công nghệ in 3D tái tạo quy trình sản xuất thép Damascus

Tuy nhiên, những nguyên tắc cơ bản đằng sau loại thép này đã được những người sau này tiếp thu. Nếu đến thăm một triển lãm hiện đại trong thời kỳ Phục hưng, du khách có thể tìm thấy nhiều bản sao với chất lượng không ngờ trong gian hàng của thợ kiếm.

Có thông tin cho rằng, lưỡi thép Damascus được làm bằng cách buộc các thanh sắt và nướng chúng cho đến khi nóng, sau đó xoắn chúng lại với nhau. Những người thợ rèn sẽ đập nó và nung nó nhiều lần để tạo ra những đường gợn sóng phức tạp. Loại công nghệ xử lý này có thể điều chỉnh hiệu suất của nó bằng cách kiểm soát hàm lượng carbon. Ví dụ, một loại thép mềm và cứng được chọn làm lõi của thanh kiếm, sau đó nó được hàn cùng với cạnh mài của thanh kiếm được làm cứng và mài sắc thông qua một quy trình đặc biệt.

Điều đáng chú ý là các nhà nghiên cứu ở Düsseldorf và Aachen đang cố gắng tái tạo quy trình sản xuất thép Damascus cổ đại thông qua công nghệ in 3D và laser. Hơn nữa, công nghệ mới này không sử dụng hai vật liệu khác nhau để tạo thành hợp kim mới mà chỉ sử dụng bột hợp kim của sắt, niken và titan, được nung chảy bằng tia laser và đưa từng lớp vào để tạo thành hình dạng mong muốn, sau đó loại bỏ bột thừa. , bạn có thể trình bày sản phẩm cuối cùng.

Ngoài ra, mặc dù đây vẫn thuộc loại in 3D kim loại, nhưng điểm khác biệt của công nghệ mới là sử dụng tia laser và sự thay đổi cấu trúc tinh thể của kim loại để tạo thành các lớp thép cứng và dẻo xen kẽ.

Philipp Kürnsteiner, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Max Planck, cho biết: “Chúng tôi đã sửa đổi thành công cấu trúc vi mô của mỗi lớp trong quá trình in 3D để làm cho thành phần cuối cùng có hiệu suất cần thiết mà không cần điều chỉnh tiếp theo. Thép được làm cứng. Trong những điều kiện nhất định, nó sẽ hình thành các vi cấu trúc niken-titan nhỏ. Những chất được gọi là kết tủa này sẽ làm vật liệu cứng lại. Khi chịu ứng suất cơ học, chúng sẽ ngăn cản sự dịch chuyển của mạng tinh thể, đây cũng là đặc điểm Biến dạng dẻo. Sau khi thêm từng lớp, kim loại có thể được làm nguội xuống dưới 195 ° C (383 ° F), để lại một lớp mềm và tạo thành một loại thép kết hợp độ bền và độ dẻo. ”

Đọc thêm:

Trước khi trả lời câu hỏi này, chúng ta hãy nói về hai điểm kiến ​​thức.

Đầu tiên là thép Damascus là gì?

Trong thế giới Hồi giáo, thép Damascus là vũ khí sắc bén trong kỷ nguyên vũ khí lạnh. Có thể nói, độ cứng và tính linh hoạt của vũ khí được rèn từ thép Damascus có thể quyết định trực tiếp đến kết quả của một cuộc chiến, sự diệt vong hay bành trướng của một quốc gia.

Hàm lượng carbon cao là chìa khóa của quá trình sản xuất thép. Vì hàm lượng cacbon cao có thể tạo ra các cạnh sắc và khả năng giữ nếp tốt, lượng cacbon trong toàn bộ hỗn hợp hầu như không thể kiểm soát được. Sản phẩm có hàm lượng cacbon quá thấp là sắt rèn, quá mềm để dùng trong sản xuất vũ khí; sản phẩm có hàm lượng cacbon quá cao là gang, quá giòn.

Trong kỷ nguyên Thập tự chinh 1095-1270, các thợ thủ công kiếm châu Âu đã cố gắng hết sức để chiến đấu với các đối tác Ả Rập vì nhu cầu chiến tranh. Họ đã thử các kỹ thuật xử lý khác nhau. Họ tạo ra thép và sắt bằng quy trình gấp, hoặc sử dụng bạc và axit để tạo ra nó. Thép đã được xử lý để bắt chước cấu trúc sóng độc đáo của thép Damascus, nhưng nó không thành công.

Các thợ thủ công kiếm từ khắp nơi trên thế giới cũng đã sử dụng kỹ thuật gấp này, chẳng hạn như người Celt ở thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên (Cao nguyên Scotland), người Viking (người Viking) vào thế kỷ thứ 11 sau Công nguyên, và người Nhật Bản vào thế kỷ thứ 11. Cả thép Damascus đều không thể đạt đến cấp độ cao nhất, vừa cứng, vừa dẻo, vừa có vẻ ngoài lộng lẫy.

Nhưng điều kỳ lạ là: các nhà luyện kim Hồi giáo có thể kiểm soát độ giòn vốn có của vật liệu carbon cao và rèn chúng thành vũ khí sử dụng trong chiến đấu. Tuy nhiên, ngay cả đối với người phát minh ra nó, người thợ dệt dao Hồi giáo, kỹ năng này đã bị mất một cách khó hiểu vào giữa thế kỷ 18.

Do quy trình sản xuất thép Damascus bị thất truyền nên người ta ngày càng quan tâm hơn đến quy trình huyền thoại này. Được thúc đẩy bởi sự tiến bộ không ngừng của khoa học hiện đại, bí ẩn của nó đã từng bước được giải đáp.

Nó chỉ ra rằng thép Damascus thực sự được thâm nhập với sắt ba (fe3c). Do đường kính của các hạt này rất nhỏ, khoảng 6-9 micron, và chúng được sắp xếp chặt chẽ nên tạo ra hoa văn bí ẩn trên thân của con dao thép. Bản thân cacbua sắt đã rất cứng, thậm chí còn cao hơn cả độ cứng của thép. Sau khi được lắp vào dao, lưỡi có đặc tính cứng và mềm.

Hàm lượng cacbon của thép Damascus là 1.5%, nhưng hàm lượng cacbon sau khi khai thác được tìm thấy là 3.9 ~ 4.7%, và 0.5% còn lại sau khi tinh luyện, nhưng hàm lượng cacbon dường như không phải là một lời giải thích đơn giản cho quá trình của Damascus Thép. Chúng tôi đã cẩn thận phân tích thân thép và phát hiện ra rằng nó chứa 0.003% vanadi, hoạt động giống như một chất xúc tác và có thể tạo ra nhiều cacbua sắt hơn.

Một chút vanadi này đến từ đâu?

Phương pháp bí mật là: khi nung nóng thỏi thép, thêm than củi, mảnh thủy tinh và lá xanh vào ngoài khối sắt. Thủy tinh nóng chảy tạo thành xỉ ngăn cản quá trình oxy hóa của thỏi thép. Lá cây tạo ra hydro, làm tăng tốc độ cacbon hóa sắt và làm tăng hàm lượng cacbon trong sắt trở lại. Cacbua sắt, cần thiết để tạo ra các mẫu. Sau nhiều lần dập tắt và rèn, chất liệu thép Damascus đã hoàn thiện cơ bản.

Thứ hai là hiểu về in 3D vật liệu kim loại bằng tia laser?

Chất liệu kim loại bằng laser Công nghệ in 3D hay còn gọi là công nghệ tạo mẫu nhanh bằng laser. Vật liệu được sử dụng trong sản xuất laser và sản xuất mô hình rắn là nhựa cảm quang lỏng, chất này ngưng tụ sau khi hấp thụ năng lượng trong dải cực tím và biến đổi thành vật liệu rắn. Mô hình rắn được sản xuất được biên dịch thành chương trình và nhập vào máy tính điện tử. Đầu ra của chùm tia laze từ tia laze được điều khiển bởi một máy tính để điều khiển hệ thống đường dẫn quang học, để nó quét và in lên vật liệu mô hình. Nơi đặt chùm tia laze, vật chất lỏng ban đầu được cô đặc lại với nhau.

Chùm tia laze hoàn thành quá trình quét dập dưới sự hướng dẫn của máy tính điện tử, và đóng rắn từng lớp vật liệu polyme cảm quang, và xếp chính xác chúng vào các mẫu để tạo ra một mô hình rắn. Do đó, sử dụng phương pháp này để sản xuất các mô hình rắn rất nhanh và kết quả là các mô hình rắn rất tinh tế.

Vì vậy, quay trở lại chủ đề hiện tại của chúng tôi: làm thế nào để sử dụng công nghệ máy in 3D để tái tạo quy trình sản xuất thép Damascus?

Sử dụng bột hợp kim của sắt, niken và titan, được nấu chảy bằng tia laser và đưa vào từng lớp một, có thể tạo ra hình dạng mong muốn. Laser được sử dụng để sửa đổi cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại để tạo ra các lớp thép cứng và dễ uốn xen kẽ. Sau khi thêm từng lớp, vật liệu kim loại có thể được làm lạnh xuống dưới 195 ° C (383 ° F), để lại một lớp mềm và tạo ra một loại thép có sự kết hợp giữa độ bền và khả năng kéo dài. Sau đó loại bỏ phần bột thừa để hoàn thành quá trình sản xuất thép Damascus.

Để hoàn thành quá trình này, cần có tổng cộng ba điểm kiến ​​thức mà chúng tôi đã đề cập ở trên, thép Damascus, in 3D và laser. Bằng cách thay đổi năng lượng của tia laser, tốc độ của quá trình in 3D vật liệu kim loại, và các yếu tố khác, các đặc tính của kim loại có thể được kiểm soát khá chính xác để hoàn thành việc sản xuất thép Damascus.

Liên kết đến bài viết này : Công nghệ in 3D tái tạo quy trình sản xuất thép Damascus

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com


Công nghệ in 3D tái tạo quy trình sản xuất thép DamascusPTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Dịch vụ. Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100.
Xưởng gia công chuyên gia công các dịch vụ phục vụ ngành xây dựng và giao thông vận tải. Khả năng bao gồm cắt plasma và oxy-nhiên liệu, Gia công phù hợp, MIG và Đồ gá hàn phay chính xác Cnc nhôm tùy chỉnh, cuộn, lắp ráp, Máy cnc inox gia công tiện thân cây, cắt, và Dịch vụ gia công CNC Thụy Sĩ. Vật liệu được xử lý bao gồm carbon và Bộ phận tấm che gia công bằng thép không gỉ thụ động.
Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi ( [email protected] ).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *