বড় খবর! এনিগমা, নানজিং বিশ্ববিদ্যালয় অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি এবং লিসবন বিশ্ববিদ্যালয়ের যৌথ অর্জন: জৈব-অনুকরণ করা দাঁতালো গঠন CMT-WAAM Inconel 625-এর সহযোগিতামূলক শক্তি ও তন্যতা বৃদ্ধি করে।

ঐতিহ্যগতভাবে, সিএমটি-ডব্লিউএএএম দ্বারা তৈরি ইনকোনেল ৬২৫ প্রায়শই অসম মাইক্রোস্ট্রাকচার, স্থানীয় বিকৃতি ঘনীভবন এবং উচ্চ শক্তি ও ভালো তন্যতা একসাথে অর্জন করার কষ্টসাধ্যতা সহ বিভিন্ন চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়। এই চ্যালেঞ্জের সমাধানের জন্য নানজিং ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির একটি গবেষক দল একটি জীব-অনুকরণী দাঁতালো কাঠামো ডিজাইন কৌশল প্রস্তাব করেছে। জ্যামিতিক কাঠামো এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারাল বৈশিষ্ট্যগুলির সমন্বিত নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে এই পদ্ধতিটি বিকৃতিকে সমভাবে সামলানোর জন্য উপকরণের কার্যকারিতা বৃদ্ধি করে।

উপরোক্ত গবেষণা পটভূমির ভিত্তিতে, নানজিং ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি, লিসবন বিশ্ববিদ্যালয় (পর্তুগাল) এবং এনিগমা সহ অংশীদারদের একটি যৌথ গবেষণা দল আন্তর্জাতিক জার্নাল ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং এ-তে “বায়ো-ইনস্পায়ার্ড জিগজ্যাগ হেটেরোস্ট্রাকচারের মাধ্যমে সিএমটি-ডব্লিউএএএম ইনকোনেল ৬২৫-এ শক্তি-তন্যতা সমন্বয় উন্নয়ন” শীর্ষক একটি সাম্প্রতিক গবেষণা পত্র প্রকাশ করেছে। https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464এই গবেষণাপত্রে নানজিং বিশ্ববিদ্যালয় অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির ম্যাটেরিয়াল সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং স্কুলের ড. শেন জিয়াজিয়া এবং স্নাতকোত্তর ছাত্র হান ইয়ানজুন সহ-প্রথম লেখক; প্রফেসর ওয়াং কেহং, প্রফেসর ঝাং ইয়ং (উভয়েই একই বিভাগের) এবং লিসবন বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রফেসর জোয়াও পেদ্রো ওলিভেলিয়া সহ-অনুরূপ লেখক। এই গবেষণাটি জীব-অনুপ্রাণিত জিগজ্যাগ হেটেরোস্ট্রাকচারের মাধ্যমে CMT-WAAM Inconel 625-এর শক্তি-তন্যতা সমন্বয় বৃদ্ধির যান্ত্রিক প্রক্রিয়াটি ব্যবস্থিতভাবে ব্যাখ্যা করে।

১. গবেষণার পটভূমি ও তাৎপর্য

CMT-WAAM প্রক্রিয়াটি কোল্ড মেটাল ট্রান্সফার (CMT) পদ্ধতির নিম্ন তাপ ইনপুট এবং WAAM-এর উচ্চ ডিপোজিশন দক্ষতার সংমিশ্রণ ঘটায়, যা বৃহৎ আকারের ধাতব উপাদানগুলির দ্রুত উৎপাদনের জন্য আদর্শ। ইনকোনেল ৬২৫ এর মতো নিকেল-ভিত্তিক মিশ্র ধাতুগুলির ক্ষেত্রে এই প্রযুক্তিটি উৎপাদন দক্ষতা বৃদ্ধি এবং উৎপাদন ব্যয় হ্রাসে উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে।

তবে, প্রকৃত উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, জমাকরণ প্রক্রিয়ার সময় একাধিক তাপীয় চক্র, স্তরের মধ্যবর্তী পুনঃগলন এবং পথ পরিকল্পনা—এই সমস্ত কারণ একত্রে শস্য আকৃতি, স্ফটিকীয় অভিমুখীকরণ এবং স্থানীয় পীড়ন/বিকৃতি বণ্টনকে প্রভাবিত করে। ঐতিহ্যগত প্রক্রিয়া পরামিতি অপ্টিমাইজেশনের উপর কেবলমাত্র নির্ভর করা প্রায়শই উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ তন্যতা উভয়কে একসাথে অর্জন করাকে কঠিন করে তোলে। সুতরাং, সূক্ষ্ম-গঠন ডিজাইনের মাধ্যমে উপাদানের বিকৃতি আচরণকে সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ ও নিয়মিত করা WAAM-নির্মিত সংকর ধাতুর সামগ্রিক কার্যকারিতা উন্নয়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদ্ধতি হয়ে উঠেছে।

প্রকৃতিতে বিদ্যমান স্তরীয় গঠন, যেমন সীপশেল, হাড় এবং দাঁতালো ইন্টারফেস, প্রায়শই "জ্যামিতিক ইন্টারলকিং, বিকৃতি বণ্টন এবং ফাটল বিচ্ছুরণ"-এর মতো ব্যবস্থার মাধ্যমে চমৎকার ক্ষতি সহনশীলতা অর্জন করে। এই জৈব-অনুকরণী ডিজাইন দর্শন থেকে অনুপ্রাণিত হয়ে, এই গবেষণায় CMT-WAAM Inconel 625-এ একটি জিগজ্যাগ গঠন তৈরি করা হয়েছে, যা যোগজ উৎপাদিত সংকর ধাতুর শক্তি ও তন্যতা উভয়কে একসাথে বৃদ্ধি করার জন্য একটি নতুন সূক্ষ্ম-গঠনমূলক ডিজাইন পদ্ধতি প্রদান করে।

চিত্র ১: জৈব-অনুকরণী জিগজ্যাগ গঠন ডিজাইন ধারণার রেখাচিত্র

২। পরীক্ষার বিবরণ

এই গবেষণায় Inconel 625 সংকর ধাতুর নমুনাগুলি CMT-WAAM প্রক্রিয়ার মাধ্যমে জমা করা হয়েছিল এবং টুলপাথ পরিকল্পনার মাধ্যমে স্থানিক তরঙ্গাকার বৈশিষ্ট্যযুক্ত একটি দাঁতালো গঠন তৈরি করা হয়েছিল। এই কৌশলটি স্তরগুলির মধ্যে একক সমতল বন্ধন ইন্টারফেস অপসারণ করে, বরং ম্যাক্রোস্কোপিক জ্যামিতিক এবং মাইক্রোস্কোপিক গঠনমূলক উভয় স্তরেই নিয়ন্ত্রণযোগ্য গঠনমূলক একক গঠন করে।

ইনকোনেল৬২৫ মিশ্র ধাতুর সংরচনাগত ডিজাইনের উপর মাইক্রোস্ট্রাকচার ও বৈশিষ্ট্যগুলির প্রভাবকে সম্পূর্ণভাবে উন্মোচন করতে, এই গবেষণায় একটি বহু-স্কেল চরিত্রায়ণ পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছে: অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি, স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি এবং ইলেকট্রন ব্যাকস্ক্যাটার ডিফ্র্যাকশন সহ বিভিন্ন প্রযুক্তির মাধ্যমে মাইক্রোস্ট্রাকচারাল বিবর্তন বিশ্লেষণ করা হয়; টেনসাইল টেস্টিং ও ফ্র্যাক্টোগ্রাফিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি মূল্যায়ন করা হয়; এবং স্থানীয় অরিয়েন্টেশনের পার্থক্য, ডিসলোকেশন স্ট্রাকচার ও বিকৃতি বৈশিষ্ট্যগুলি একত্রিত করে উপাদানটির শক্তি ও তন্যতার সহযোগী উন্নয়নের অন্তর্নিহিত ব্যাপারটি আরও বিশদভাবে ব্যাখ্যা করা হয়।

চিত্র ২: জমাকরণ কৌশল

৩। ফলাফল ও আলোচনা

৩.১ জীব-অনুপ্রেরিত জিগজ্যাগ কাঠামোর নির্মাণ

প্রচলিত সোজা-পথ বা সমানভাবে স্তরীভূত গঠনের তুলনায়, জিগজ্যাগ গঠনটি জ্যামিতিতে পর্যায়ক্রমিক ঘূর্ণন এবং ইন্টারফেসের তরঙ্গাকার উত্থান-অবনমন চালু করে, যা উপাদানের ভিতরে বিভিন্ন স্থানীয় বিকৃতি প্রতিক্রিয়া সম্পন্ন অঞ্চল সৃষ্টি করে। টেনসাইল লোডিংয়ের অধীনে এই বিভিন্ন অঞ্চলগুলির মধ্যে পারস্পরিক বাধা এবং সহযোগিতামূলক বিকৃতি ঘটে, ফলে স্থানীয় বিকৃতি কেন্দ্রীভবন ছড়িয়ে দেওয়ায় সহায়তা করে।

এই গঠনগত ডিজাইনের মূল কৌশল শুধুমাত্র জমাকরণ পথ পরিবর্তন করা নয়, বরং পথ-উদ্ভূত সূক্ষ্ম-গঠনগত পরিবর্তন এবং জ্যামিতিক তরঙ্গাকার উত্থান-অবনমনের মাধ্যমে বিকৃতি মোডকে একত্রে নিয়ন্ত্রণ করা। এইভাবে, উপাদানটি তার সামগ্রিক লোড-বহন ক্ষমতা বজায় রেখে আরও স্থির ওয়ার্ক-হার্ডেনিং আচরণ অর্জন করতে পারে।

৩.২ সূক্ষ্ম-গঠনগত বৈশিষ্ট্য

সূক্ষ্ম গঠনগত বিশ্লেষণ থেকে জানা যায় যে, CMT-WAAM প্রক্রিয়ার সময় তাপ ইনপুট, ইন্টারলেয়ার রিমেল্টিং এবং পাথ পরিবর্তনগুলি একত্রে শস্য আকৃতি এবং স্থানীয় সূক্ষ্ম গঠনের বণ্টনকে প্রভাবিত করে। জিগজ্যাগ-গঠিত অঞ্চলগুলিতে সূক্ষ্ম গঠনগত পার্থক্যগুলি বিকৃতির জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে, যা বিকৃতি প্রক্রিয়ার সময় সমৃদ্ধ বিকৃতি বণ্টন এবং ডিসলোকেশন জমার আচরণকে সক্ষম করে।

উল্লেখযোগ্য যে, জিগজ্যাগ গঠনটি দুর্বল ইন্টারফেসের প্রবর্তনকে নির্দেশ করে না। উপযুক্তভাবে নকশা করা জিগজ্যাগ ইন্টারফেস জ্যামিতিক ইন্টারলকিং এবং সূক্ষ্ম গঠনগত অবিচ্ছিন্নতার মাধ্যমে লোড ট্রান্সফার ক্ষমতা বৃদ্ধি করতে পারে, ফলে ইন্টারফেসে প্রাথমিক ব্যর্থতার ঝুঁকি হ্রাস পায়।

চিত্র ৩: জীব-অনুপ্রেরিত জিগজ্যাগ গঠনে সূক্ষ্ম গঠনগত বৈশিষ্ট্যের রেখাচিত্র

৩.৩ কক্ষ তাপমাত্রায় যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য পরীক্ষা দেখায় যে, জীব-অনুপ্রাণিত জিগজ্যাগ গঠনটি CMT-WAAM Inconel 625-এর শক্তি-তন্যতা সমন্বয়কে কার্যকরভাবে উন্নত করে। একটি সাধারণ সমরূপ গঠনের তুলনায়, জিগজ্যাগ গঠনটি স্থানীয় বিকৃতি সমন্বয় ও কাজ শক্তিকরণ ক্ষমতা বৃদ্ধির মাধ্যমে প্লাস্টিক অস্থিতিশীলতা বিলম্বিত করে, ফলে সামগ্রিক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যে উৎকৃষ্ট প্রদর্শন অর্জন করে।

শক্তি ও তন্যতার সমন্বিত উন্নয়ন এই গবেষণার একটি মূল বৈশিষ্ট্য। টেনসাইল বিকৃতির সময়, জিগজ্যাগ গঠনটি বিকৃতি বিকাশের পথকে পরিবর্তন করতে পারে, যার ফলে উপাদানের ভিতরে বিভিন্ন অঞ্চল যৌথভাবে প্লাস্টিক বিকৃতিতে অংশগ্রহণ করতে পারে, এবং এইভাবে স্থানীয় অঞ্চলে প্রাথমিক ক্ষতি কেন্দ্রীভূত হওয়া এড়ানো যায়।

চিত্র ৪: CMT-WAAM Inconel 625-এ শক্তি ও তন্যতার সমন্বিত উন্নয়ন

৩.৪ বিকৃতি ব্যবস্থা

যান্ত্রিক বিশ্লেষণ দেখায় যে, জিগজ্যাগ গঠন একটি আরও জটিল স্থানীয় বিকৃতি বণ্টন সৃষ্টি করতে পারে এবং জিগজ্যাগ গঠনের মধ্যে নরম ও কঠিন অঞ্চলগুলির মধ্যে সহযোগিতামূলক বিকৃতির প্রবণতা বৃদ্ধি করতে পারে। বিকৃতির সময়, জ্যামিতিকভাবে তরঙ্গাকার অঞ্চলগুলি এবং সন্নিহিত ক্ষুদ্র-গঠনগত অঞ্চলগুলির মধ্যে পারস্পরিক বাধা সৃষ্টি হয়, যার ফলে ডিসলোকেশন জমা, ব্যাক-স্ট্রেস শক্তিকরণ এবং উন্নত কাজ শক্তিকরণ ক্ষমতা সুবিধাজনক হয়।

এই যান্ত্রিক প্রক্রিয়াটি উপাদানটিকে বাহ্যিক লোড প্রয়োগের সময় আর শুধুমাত্র সমরূপ প্লাস্টিক বিকৃতির উপর নির্ভরশীল হতে হয় না, বরং এটি একাধিক অঞ্চলের সহযোগিতামূলক কাজের মাধ্যমে বিকৃতি গ্রহণ করতে পারে। ফলস্বরূপ, উপাদানটি ভালো তন্যতা বজায় রেখে উচ্চতর শক্তি অর্জন করে, যা CMT-WAAM নিকেল-ভিত্তিক মিশ্র ধাতুগুলির গঠন ও বৈশিষ্ট্যের একীভূত নকশা করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি প্রদান করে।

চিত্র ৫: জীব-অনুপ্রাণিত জিগজ্যাগ গঠনের বিকৃতি আচরণ নিয়ন্ত্রণে যান্ত্রিক প্রক্রিয়ার স্কিমেটিক

৪। উপসংহার

এই গবেষণায় সিএমটি-ডব্লিউএএএম ইনকোনেল ৬২৫ মিশ্রধাতুর প্রস্তুতিতে জীব-অনুকরণী কাঠামোগত ডিজাইন ধারণাটি প্রবর্তন করা হয়েছে এবং একটি দাঁতালো কাঠামোর মাধ্যমে শক্তি ও তন্যতার মধ্যে সহযোগিতা বৃদ্ধির জন্য একটি নতুন কৌশল প্রস্তাব করা হয়েছে। এই কৌশলটি শুধুমাত্র প্রক্রিয়া পরামিতি অপ্টিমাইজ করার উপর ভিত্তি করে গঠিত ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতি থেকে বিচ্যুত হয়, বরং কাঠামোগত এককগুলির ডিজাইনের মাধ্যমে উপাদানের বিকৃতি আচরণকে সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করার উপর জোর দেয়।

গবেষণার ফলাফল নির্দেশ করে যে দাঁতালো কাঠামোটি স্থানীয় বিকৃতি বণ্টনকে উন্নত করতে পারে, বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্যে সমন্বিত বিকৃতি ক্ষমতাকে বৃদ্ধি করতে পারে এবং উপাদানের কাজ-কঠিনীকরণ ক্ষমতাকে বৃদ্ধি করতে পারে। এই ব্যবস্থাটি যোগাযোগ ভিত্তিক উৎপাদিত মিশ্রধাতুগুলিতে সাধারণত দেখা যায় এমন স্থানীয় বিকৃতি ঘনীভবনের সমস্যাকে কমিয়ে আনতে সাহায্য করে, ফলে শক্তি ও তন্যতার মধ্যে একটি উত্তম মিল অর্জন করা সম্ভব হয়।

এই অর্জনটি শুধুমাত্র WAAM নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুর শক্তিকরণ ব্যবস্থার গবেষণাকে সমৃদ্ধ করে না, বরং মহাকাশ, শক্তি সরঞ্জাম এবং জটিল বৃহৎ-স্কেল ধাতব উপাদানগুলির উচ্চ-কার্যক্ষমতার যোগজোগ উৎপাদনের জন্য নতুন ডিজাইন ধারণা এবং প্রযুক্তিগত রেফারেন্সও প্রদান করে।

৫। পেপার লিঙ্ক

পেপারের শিরোনাম: জীব-অনুপ্রেরিত জিগজ্যাগ হেটেরোস্ট্রাকচারের মাধ্যমে CMT-WAAM Inconel 625-এ শক্তি-তন্যতা সমন্বয় উন্নয়ন

জার্নাল: ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স ও ইঞ্জিনিয়ারিং A

লেখক: Y.J. হান, J.J. শেন, B.H. ঝাং, S.Y. ইউয়ান, W. ডং, Y. চেং, L.L. উ, Y. পেং, J.P. ওলিভেইরা, Y. ঝাং, K.H. ওয়াং

DOI:

https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464