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The Interface of Additive Manufactured Tungsten–Diamond Composites

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Résumé fourni par la source

Tungsten-diamond metal matrix composites (MMCs) fabricated via L-PBF show potential for applications in nuclear facility shielding, heat sinks, precision cutting/grinding tools, and aerospace hot-end components. In this paper, tungsten (W), diamond (D), and diamond with Ni coating (D-Ni) powders are used to fabricate W+D and W+(D-Ni) composites by L-PBF technology. The results show that at the interface of the W+D sample, the W powder melts while the D powder remains in a solid state during L-PBF processing, and W and C elements gradually diffuse into each other. Due to the high cooling rate of L-PBF processing, the C phase forms a diamond-like carbon (DLC) phase with an amorphous structure, and the W phase becomes a supersaturated solid solution of the C element. At the interface of the W+(D-Ni) sample, the diffusion capacity of Ni and W elements in the solid state is weaker than in the molten state. C and W elements diffuse into the Ni melt, forming a rich Ni area of the DLC phase, while Ni and W elements diffuse into the solid D powder, forming a lean Ni area of the DLC phase. In the rich Ni area of the DLC phase, Ni segregation leads to the precipitation of nanocrystals (several hundred nanometers), whereas in the lean Ni area of the DLC phase, the diffusion capacity of Ni and W elements in the solid D powder is limited, resulting in nanocrystalline sizes of only about tens of nanometers. During W dendrite growth, the addition of the Ni coating and the expelling of the C phenomenon leads to W grain refinement at the interface, which reduces the number and length of cracks in the W+(D-Ni) sample. This paper contributes to the theoretical development and engineering applications of tungsten-diamond MMCs fabricated by L-PBF.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
The Interface of Additive Manufactured Tungsten–Diamond Composites
Date Crossref
30/05/2025
Éditeur
MDPI AG
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Advanced materials and compositesDiamond and Carbon-based Materials ResearchTunneling and Rock Mechanics

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