Publication detail

Analysis and modelling of single domain core-shell (?FeNi/chromite) nanoparticles emitted during selective laser melting, and their magnetic remanence

Year: 2023

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Journal of Cleaner Production

Publisher name: Elsevier Science

Place: Oxford

Page from-to: 136688

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Analýza a modelování nanočástic s jednou doménou jádro-plášť (?FeNi/chromit) emitovaných při selektivním laserovém tavení a jejich magnetická remanence	Navzdory nedávné intenzivní implementaci stále více ekologicky šetrné výroby aditiv nejsou vlastnosti nanočásticových znečišťujících látek emitovaných během Laser Powder Bed Fusion stále plně pochopeny a byly obecně přehlíženy. Tato studie si klade za cíl zaplnit tuto mezeru v současném výzkumu poskytnutím nových poznatků o odlišných nanočásticích s jádrem a obalem kovu/oxidu (3-36 nm), které se vyrábějí během 3D tisku s použitím nerezové oceli. Navrhuje také možné způsoby odstranění těchto potenciálně škodlivých vedlejších produktů. Dále tento výzkum také poskytuje nově vyvinutý kinetický model, který předpovídá dobu růstu kovového jádra pod 200 mus a potvrzuje předpokládanou teorii tvorby těchto vedlejších produktů. V současné studii bylo zjištěno, že jádra vyrobená během tohoto procesu jsou čistě kovová a sestávají z meteoroidní fáze kamacitu (alfa FeNi). V rámci této studie byla zjištěna úplná dominance jednodoménových jader kamacitu s převládajícími částicemi pod superparamagnetickým prahem, které vykazují silnou magnetickou odezvu a remanenci. Tyto nové poznatky lze využít k minimalizaci potenciálních zdravotních rizik a snížení kontaminace surovin touto nanočásticovou znečišťující látkou, která může nepříznivě ovlivnit kvalitu tištěných kovových dílů, životní prostředí a zdraví obsluhy. Tyto poznatky také poskytují novou možnost cílené efektivní výroby superparamagnetických nanočástic jádro-plášť s kovovým kamacitovým jádrem při fúzi prášku austenitické oceli 316L v laserovém loži, které lze využít při výrobě senzorů.	Aditivní výroba; nanočástice s jádrem a obalem; kamacit; superparamagnetismus; 3D tisk; 316L Nerezová ocel
eng	Analysis and modelling of single domain core-shell (?FeNi/chromite) nanoparticles emitted during selective laser melting, and their magnetic remanence	Despite recent intense implementation of increasingly eco-friendly additive manufacturing, the properties of nanoparticulate pollutants emitted during Laser Powder Bed Fusion are still not fully understood, and have generally been overlooked. This study aims to fill this gap in current research by providing new insights into distinct metal/oxide core-shell nanoparticles (3-36 nm) that are produced during 3D printing using stainless steel. It also suggests possible ways for the removal of these potentially harmful by-products. Further, this research also provides a newly developed kinetic model that predicts a metal core growth time of below 200 mu s and confirms the predicted theory for the formation of these by-products. In the current study it was found that the cores produced during this process are purely metallic and consist of meteoroid phase kamacite (alpha FeNi). Within this study there was found to be a complete dominance of single-domain cores of kamacite with pre-vailing particles below the superparamagnetic threshold showing strong magnetic response and remanence. This new knowledge can be used to minimize potential health risks and reduce contamination of raw materials by this nanoparticulate pollutant, which can adversely affect the quality of printed metal parts, the environment, and the health of the operator. These findings also provide a new possibility of targeted efficient production of super-paramagnetic core-shell nanoparticles with a metallic kamacite core during laser powder bed fusion of austenitic steel 316L powder, which can be used in the production of sensors.	Additive manufacturing; Core-shell nanoparticles; Kamacite; Superparamagnetism; 3D printing; 316L Stainless steel

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Department

Map

Services

Popular Links