பெரிய செய்தி! எனிக்மா, நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் லிஸ்பன் பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றின் இணை சாதனை: உயிரியல் மாதிரியில் அமைந்த பற்றுகள் கொண்ட அமைப்புகள் CMT-WAAM மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட இன்கோனெல் 625 இன் ஒத்துழைப்பு வலிமை மற்றும் நீட்சித்தன்மையை மேம்படுத்துகின்றன.

மரபு வழியாக, CMT-WAAM மூலம் தயாரிக்கப்படும் இன்கோனெல் 625 பொருள் பெரும்பாலும் ஒருமைப்பாடற்ற நுண்கட்டமைப்பு, இடத்திற்கு ஏற்ற வடிவ மாற்ற மையங்கள் (localized strain concentration) மற்றும் உயர் வலிமையும் நல்ல நீட்சித்தன்மையும் ஒரே நேரத்தில் அடைவதில் ஏற்படும் சவால்கள் ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகிறது. இச்சவாலைச் சமாளிக்க, நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகம் ஆஃப் சைன்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜி குழுவினர் உயிரியல் மாதிரியில் அமைந்த பற்றை வடிவ கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு முறையை முன்மொழிந்துள்ளனர். வடிவ கட்டமைப்பு மற்றும் நுண்கட்டமைப்பு பண்புகளை ஒருங்கிணைந்து கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், இந்த அணுகுமுறை பொருளின் செயல்திறனை மேம்படுத்தி, வடிவ மாற்றத்தை சீராக ஏற்படுத்துகிறது.

மேற்கூறிய ஆராய்ச்சி பின்னணியை அடிப்படையாகக் கொண்டு, நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகம் ஆஃப் சைன்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜி, லிஸ்பன் பல்கலைக்கழகம் (போர்த்துகல்) மற்றும் எனிக்மா ஆகியவற்றுடன் இணைந்த ஒரு கூட்டு ஆராய்ச்சிக் குழு, சர்வதேச இதழான Materials Science & Engineering A-இல் “CMT-WAAM Inconel 625-இல் உயிரியல் மாதிரியில் அமைந்த சிக்சாக் வேறுபாடுள்ள கட்டமைப்பு மூலம் வலிமை-நீட்சித்தன்மை இணைப்பை மேம்படுத்துதல்” எனும் சமீபத்திய ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையை வெளியிட்டுள்ளது. https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464இந்த ஆய்வில், நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகத்தின் பொருளாதார அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் பள்ளியின் ஷென் ஜியாஜியா டாக்டரும், மாணவர் ஹான் யாஞ்சுனும் சம-முதன்மை ஆசிரியர்களாக உள்ளனர்; வாங் கெஹாங் பேராசிரியர், சாங் யோங் பேராசிரியர் (அதே பள்ளியைச் சேர்ந்தவர்கள்) மற்றும் லிஸ்பன் பல்கலைக்கழகத்தின் ஜோவாவோ பெட்ரோ ஓலிவேலியா பேராசிரியர் ஆகியோர் சம-தொடர்பு ஆசிரியர்களாக உள்ளனர். இந்த ஆய்வு, உயிரின் அமைப்பை மாதிரியாகக் கொண்ட படிநிலை வேறுபாடுள்ள கட்டமைப்பு CMT-WAAM இன்கோனெல் 625 இன் வலிமை-நெகிழ்வு ஒத்துழைப்பை எவ்வாறு மேம்படுத்துகிறது என்பதை முறையாக விளக்குகிறது.

1. ஆய்வின் பின்னணி மற்றும் முக்கியத்துவம்

CMT-WAAM என்பது குளிர் உலோக மாற்று (cold metal transfer) செயல்முறைகளின் குறைந்த வெப்ப உள்ளீட்டையும், WAAM இன் அதிக வைத்துக்கொள்ளும் திறனையும் இணைக்கிறது, இது பெரிய அளவிலான உலோகப் பாகங்களை விரைவாக உருவாக்குவதற்கு ஏற்றதாகும். இன்கோனெல் 625 போன்ற நிக்கல்-அடிப்படையிலான கலவைகளுக்கு, இந்த தொழில்நுட்பம் தயாரிப்பு திறனை மேம்படுத்துவதிலும், உற்பத்தி செலவைக் குறைப்பதிலும் முக்கிய நன்மைகளை வழங்குகிறது.

இருப்பினும், உண்மையான தயாரிப்பு செயல்முறையில், வீழ்படிவு செயல்முறையின் போது பல வெப்ப சுழற்சிகள், இடையிடையேயான அடுக்குகளின் மீண்டும் உருகுதல் மற்றும் பாதை திட்டமிடல் ஆகியவை ஒன்றாகச் சேர்ந்து துகள் வடிவமைப்பு, படிக அமைப்பு திசையீடு மற்றும் உள்ளூர் வலிமை/நீட்சி பரவலை செயல்படுத்துகின்றன. மரபுசார் செயல்முறை அளவுரு முறையின் மூலம் மட்டுமே தேர்வு செய்வது பெரும்பாலும் உயர் வலிமை மற்றும் உயர் நெகிழ்வுத்தன்மை ஆகிய இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் அடைவதை கடினமாக்குகிறது. எனவே, நுண்ணமைப்பு வடிவமைப்பின் மூலம் பொருளின் மாறுபாட்டு நடத்தையை செயலில் ஒழுங்குபடுத்தி கட்டுப்படுத்துவது, WAAM-தயாரிக்கப்பட்ட கலவைகளின் மொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான முக்கியமான அணுகுமுறையாக மாறியுள்ளது.

செப்பான் கவசங்கள், எலும்புகள் மற்றும் பற்றுதல் இடைமுகங்கள் போன்ற இயற்கையில் உள்ள படிநிலை அமைப்புகள், "வடிவவியல் இணைப்பு, திருப்புதல் பிரிவு மற்றும் விரிச்சிகளை வழிமாற்றுதல்" போன்ற வழிமுறைகள் மூலம் சிறந்த சேதத்தைத் தாங்கும் தன்மையை அடைகின்றன. இந்த உயிரியல் மாதிரியான வடிவமைப்பு தத்துவத்திலிருந்து ஊக்கம் பெற்று, இந்த ஆய்வு CMT-WAAM Inconel 625 இல் ஒரு பலகை வடிவ அமைப்பை உருவாக்குகிறது, இது கூட்டு உற்பத்தி செய்யப்பட்ட உலோகக் கலவைகளின் வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை ஆகிய இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் மேம்படுத்துவதற்கான புதிய நுண்ணமைப்பு வடிவமைப்பு அணுகுமுறையை வழங்குகிறது.

படம் 1: உயிரியல் ஊக்கமளித்த பலகை வடிவ அமைப்பு வடிவமைப்பு கருத்து

2. சோதனை விவரங்கள்

இந்த ஆய்வில், Inconel 625 உலோகக் கலவை மாதிரிகள் CMT-WAAM செயல்முறை மூலம் வைக்கப்பட்டன, மேலும் கருவிப் பாதை திட்டமிடல் மூலம் இடத்தில் அலைவுகளைக் கொண்ட பற்றுதல் அமைப்பு உருவாக்கப்பட்டது. இந்த முறை இடையேயான அடுக்குகளுக்கு இடையே உள்ள ஒற்றை சமதள இணைப்பு இடைமுகத்தை நீக்குகிறது, பதிலாக மேக்ரோஸ்கோபிக் வடிவவியல் மற்றும் நுண்ணமைப்பு அளவில் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய அமைப்பு அலகுகளை உருவாக்குகிறது.

இன்கோனெல்625 கலவையின் நுண்கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகளின் மீது கட்டமைப்பு வடிவமைப்பின் தாக்கத்தை முழுமையாக வெளிப்படுத்துவதற்காக, இந்த ஆய்வு பல-அளவுகோல் பண்பியல் அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது: ஒளிப்பெருக்கி நுண்ணோக்கி, ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி மற்றும் எலக்ட்ரான் பின்னோக்கு சிதறல் போன்ற நுண்கட்டமைப்பு மாற்றங்களை பகுப்பாய்வு செய்யும் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி நுண்கட்டமைப்பு வளர்ச்சியை ஆய்வு செய்கின்றன; இழுவிசை சோதனை மற்றும் உடைவு பகுப்பாய்வு மூலம் இயந்திர பண்புகளை மதிப்பீடு செய்கின்றன; மேலும் உள்ளூர் திசை வேறுபாடுகள், தடையிடும் கட்டமைப்புகள் மற்றும் வடிவ மாற்ற பண்புகளை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், பொருளின் வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை ஆகிய இரண்டிலும் ஒத்துழைப்பு முறையில் மேம்பாடு ஏற்படுவதற்கான இயக்க விளக்கத்தை மேலும் விளக்குகின்றன.

படம் 2: வைத்தல் முறை

3. முடிவுகள் மற்றும் விவாதம்

3.1 உயிரின-ஊக்கமளித்த பாம்பு வடிவ கட்டமைப்பின் உருவாக்கம்

மரபுசார் நேர்கோடு அல்லது ஒழுங்கான அடுக்கு அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ஜிக்சாக் அமைப்பு வடிவவியலில் காலக்கெடுத்த திருப்பங்கள் மற்றும் இடைமுக அலைவுகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது பொருளினுள் வெவ்வேறு உள்ளூர் வடிவ மாற்ற எதிர்வினைகளைக் கொண்ட பகுதிகளை உருவாக்குகிறது. இழுவிசை சுமையின் கீழ், இந்த வெவ்வேறு பகுதிகளுக்கு இடையே பரஸ்பர கட்டுப்பாடு மற்றும் ஒத்துழைப்பு வடிவ மாற்றம் ஏற்படுகிறது, இதனால் உள்ளூர் திருப்புதல் மையங்களைச் சிதற்றுவதற்கு உதவுகிறது.

இந்த அமைப்பு வடிவமைப்பின் முக்கிய அம்சம் வெறும் வீழ்த்தும் பாதையை மாற்றுவதில் மட்டுமே அடங்கியிருப்பதில்லை, ஆனால் பாதை-தூண்டிய நுண்கட்டமைப்பு மாறுபாடுகள் மற்றும் வடிவவியல் அலைவுகள் மூலம் வடிவ மாற்ற முறையை ஒருங்கிணைந்து ஒழுங்குபடுத்துவதிலும் அடங்கியுள்ளது. இவ்வாறு, பொருள் தனது மொத்த சுமை தாங்கும் திறனை பராமரித்துக் கொண்டே மேலும் நிலையான வேலை-கடினமாக்கும் நடத்தையை அடைய முடிகிறது.

3.2 நுண்கட்டமைப்பு பண்புகள்

நுண்கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வு, CMT-WAAM செயல்முறையின் போது வெப்ப உள்ளீடு, அடுக்குகளுக்கிடையேயான மீள் உருகுதல் மற்றும் பாதை மாறுபாடுகள் ஆகியவை ஒன்றாகச் சேர்ந்து தானிய வடிவமைப்பையும் உள்ளூர் நுண்கட்டமைப்பு பரவலையும் பாதிக்கின்றன. ஜிக்ஸாக் அமைப்புடைய பகுதிகளில் காணப்படும் நுண்கட்டமைப்பு வேறுபாடுகள் வடிவ மாற்றத்திற்கான அடிப்படையை வழங்குகின்றன, இது வடிவ மாற்றச் செயல்முறையின் போது சீரான வடிவ மாற்ற பிரிவு மற்றும் தடையிடும் துகள்களின் சேர்க்கை நடத்தைகளை மேம்படுத்துகிறது.

ஜிக்ஸாக் அமைப்பு பலவீனமான இணைப்புகளை அறிமுகப்படுத்துவதைக் குறிக்கவில்லை என்பதை குறிப்பிடத்தக்கது. சரியாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஜிக்ஸாக் இணைப்பு, வடிவவியல் இணைப்பு மற்றும் நுண்கட்டமைப்பு தொடர்ச்சியின் மூலம் சுமை மாற்றுத் திறனை மேம்படுத்த முடியும், இதன் மூலம் இணைப்பில் முறையில்லாத தோல்வியின் அபாயத்தைக் குறைக்க முடியும்.

படம் 3: உயிரியல்-செய்முறை ஜிக்ஸாக் அமைப்பில் நுண்கட்டமைப்பு பண்புகளின் விளக்கப்படம்

3.3 அறை வெப்பநிலை இயந்திர பண்புகள்

இயந்திர பண்புகளை சோதிக்கும் போது, உயிரினத்திலிருந்து ஊக்கம் பெறப்பட்ட இருபுறமும் வளைந்த அமைப்பு CMT-WAAM Inconel 625 இன் வலிமை-செறிவு ஒத்திசைவை திறம்பட மேம்படுத்துகிறது என காட்டுகிறது. பொதுவான ஒருமையான அமைப்பை ஒப்பிடும்போது, இருபுறமும் வளைந்த அமைப்பு உள்ளூர் விகிதாச்சார தழைவு ஒத்திசைவை மேம்படுத்துவதன் மூலமும், வேலை விறைப்புத்தன்மையை அதிகரிப்பதன் மூலமும் பிளாஸ்டிக் நிலையின்மையை தாமதப்படுத்துகிறது, இதன் மூலம் மொத்த இயந்திர பண்புகளில் சிறந்த செயல்திறனை அடைகிறது.

வலிமை மற்றும் செறிவு ஆகியவற்றின் ஒத்திசைவான மேம்பாடு இந்த ஆய்வின் முக்கிய அம்சமாகும். இழுவிசை விளைவுக்கு உள்ளாகும் போது, இருபுறமும் வளைந்த அமைப்பு தழைவு வளர்ச்சியின் பாதையை மாற்றக்கூடியது, இதனால் பொருளின் உள்ளூர் பகுதிகள் அனைத்தும் பிளாஸ்டிக் விளைவுக்கு சேர்ந்து பங்கேற்க முடிகிறது; இதன் மூலம் உள்ளூர் பகுதிகளில் முன்கூடிய சேதம் மையப்படுத்தப்படுவதைத் தவிர்க்கிறது.

படம் 4: CMT-WAAM Inconel 625 இல் வலிமை மற்றும் செறிவு ஒத்திசைவான மேம்பாடு

3.4 விளைவு ஏற்படும் விதம்

வினை முறை பகுப்பாய்வு, இழுவெளி அமைப்பு ஒரு சிக்கலான உள்ளூர் வடிவ மாற்ற விநியோகத்தைத் தூண்டுவதையும், இழுவெளி அமைப்பினுள் மென்மையான மற்றும் வலுவான பகுதிகளுக்கு இடையே ஒத்துழைப்பு வடிவ மாற்றத்தை ஊக்குவிப்பதையும் காட்டுகிறது. வடிவ மாற்றத்தின் போது, வடிவியல் ரீதியாக அலைவு கொண்ட பகுதிகளுக்கும் அருகிலுள்ள நுண்ணமைப்பு பகுதிகளுக்கும் இடையே பரஸ்பர கட்டுப்பாடுகள் ஏற்படுகின்றன, இதனால் துளையிடல் சேர்வது, பின்னடைவு விசை வலுவூட்டல் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட வேலை கடினமாக்கும் திறன் ஆகியவை ஏற்படுகின்றன.

இந்த வினை முறை, வெளிப்புற சுமையை எதிர்கொள்ளும்போது பொருள் ஒருபோதும் சீரான பிளாஸ்டிக் வடிவ மாற்றத்தை மட்டுமே சார்ந்திருக்காமல், பல பகுதிகளின் ஒத்துழைப்பு மூலம் வடிவ மாற்றத்தை ஏற்றுக்கொள்ள வழிவகுக்கிறது. இதன் விளைவாக, பொருள் நல்ல நெகிழ்வுத்தன்மையை பராமரித்துக்கொண்டே அதிகரித்த வலிமையை அடைகிறது, இது CMT-WAAM நிக்கல்-அடிப்படையிலான கலவைகளில் அமைப்பு மற்றும் பண்புகளின் ஒருங்கிணைந்த வடிவமைப்புக்கு முக்கியமான அடித்தளத்தை வழங்குகிறது.

படம் 5: உயிரியல் சார்ந்த இழுவெளி அமைப்பின் வடிவ மாற்ற நடத்தையை ஒழுங்குபடுத்தும் வினை முறையின் விளக்கப்படம்

4. முடிவு

இந்த ஆய்வு, CMT-WAAM Inconel 625 கலவையின் உற்பத்தியில் உயிரியல் மாதிரியான கட்டமைப்பு வடிவமைப்புக் கருத்தை அறிமுகப்படுத்துகிறது, மேலும் பற்றுக் கட்டமைப்பு மூலம் வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுக்கு இடையேயான ஒத்திசைவை மேம்படுத்துவதற்கான புதிய முறையை முன்மொழிகிறது. இந்த முறை, செயல்முறை அளவுருக்களை மட்டுமே திறம்படத் திருத்துவதை முன்னிலைப்படுத்தும் மரபுசார் அணுகுமுறையிலிருந்து விலகி, கட்டமைப்பு அலகுகளின் வடிவமைப்பை மூலம் பொருளின் வடிவ மாற்ற நடத்தையைச் செயலில் கட்டுப்படுத்துவதை வலியுறுத்துகிறது.

ஆய்வு முடிவுகள், பற்றுக் கட்டமைப்பு உள்ளூர் நீட்சி பரவலை மேம்படுத்தக்கூடியது, வெவ்வேறு பகுதிகளுக்கு இடையேயான ஒத்திசைவான வடிவ மாற்றத்திற்கான திறனை அதிகரிக்கக்கூடியது, மேலும் பொருளின் வேலை-கடினமாக்கும் திறனை மேம்படுத்தக்கூடியது எனக் குறிப்பிடுகின்றன. இந்த இயக்கம், கூட்டு உற்பத்தி செய்யப்பட்ட கலவைகளில் பொதுவாகக் காணப்படும் உள்ளூர் நீட்சி மையப்படுதல் பிரச்சனையைக் குறைப்பதில் உதவுகிறது; இதன் மூலம் வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுக்கு இடையே சிறந்த பொருத்தத்தை அடைய முடிகிறது.

இந்த சாதனை வாயு வில்டிங் மூலம் சேர்க்கப்பட்ட நிக்கல்-அடிப்படை கலவைகளின் வலுவூட்டும் வழிமுறைகள் பற்றிய ஆராய்ச்சியை மேலும் செழுமைப்படுத்துவதுடன், விண்வெளி மற்றும் ஆற்றல் உபகரணங்கள், மற்றும் சிக்கலான பெரிய அளவிலான உலோகப் பாகங்களின் உயர் செயல்திறன் சேர்க்கப்பட்ட தயாரிப்புக்கு புதிய வடிவமைப்பு கருத்துகளையும் தொழில்நுட்ப குறிப்புகளையும் வழங்குகிறது.

5. கட்டுரை இணைப்பு

கட்டுரையின் தலைப்பு: உயிரினத்திலிருந்து ஊக்கமளிக்கப்பட்ட சிக்சாக் வேறுபாட்டு அமைப்பு மூலம் CMT-WAAM Inconel 625 இல் வலிமை-நெகிழ்வு ஒத்திசைவை மேம்படுத்துதல்

சஞ்சிகை: பொருளாதார அறிவியல் & பொறியியல் A

ஆசிரியர்கள்: Y.J. ஹான், J.J. ஷென், B.H. சாங், S.Y. யுவான், W. டாங், Y. செங், L.L. வு, Y. பெங், J.P. ஓலிவேரா, Y. சாங், K.H. வாங்

DOI:

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