Nejtvrdší titanová slitina na světě vytvořená pomocí technologie 3D tisku

Vědci dosáhli nových výsledků aplikací technologie 3D tisku na titanové slitiny, čímž zdvojnásobili odolnost materiálu a rozšířili jeho potenciální využití v leteckém průmyslu.

Nová titanová slitina má rekordně vysokou únavovou pevnost. Foto: iStock

Čínská akademie věd (ČAV) podrobně popsala tento úspěch ve studii publikované v časopise Nature 28. února. Výzkum byl výsledkem spolupráce vědců Zhanga Zhenjuna a Zhanga Zhefenga z Shenyangské laboratoře materiálových věd Ústavu materiálového výzkumu ČAV a Roberta Ritchieho z Kalifornské univerzity v Berkeley. Podle článku se výzkumná myšlenka zrodila v Číně a vzorky materiálů byly také vytvořeny tam. Ritchie se podílel na hodnocení procesu.

Přestože 3D tisk způsobil revoluci ve výrobě, jeho použití je omezeno na výrobu součástí, které vyžadují vysokou odolnost proti únavě. Únavová pevnost neboli odolnost proti únavě je schopnost strojního dílu odolávat poškození únavou, jako je důlková tvorba ozubených kol a povrchové praskání.

3D tisk kovů, který využívá lasery k roztavení kovového prášku a jeho vrstvě do složitých tvarů v krátkém čase, je ideální pro rychlou výrobu velkých a složitých součástí. Vysoké teplo generované výkonnými laserovými paprsky, které se obvykle používají během tisku, však vede k tvorbě vzduchových kapes uvnitř součásti, což může ovlivnit vlastnosti slitiny. Tyto malé otvory se mohou stát zdrojem napětí, což vede k předčasnému praskání a snižuje únavovou životnost materiálu.

Aby tento problém vyřešil, tým se rozhodl vyrobit titanovou slitinu bez pórů. Vyvinuli proces s použitím Ti-6Al-4V, slitiny titanu, hliníku a vanadu, který dosáhl nejvyšší únavové pevnosti ze všech známých titanových slitin. Podle Zhanga Zhenjuna proces začíná izotermickým lisováním za tepla, po kterém následuje rychlé ochlazení, než může dojít k jakýmkoli změnám ve vnitřní struktuře slitiny. Výsledkem procesu byla slitina bez pórů se 106% nárůstem únavové pevnosti v tahu z typických 475 MPa na 978 MPa, což je světový rekord.

Zhang Zhenjun uvedl, že tento úspěch je slibný pro aplikace v odvětvích, která vyžadují lehké materiály, jako je letecký průmysl a vozidla s novými zdroji energie. Materiál byl dosud vyroben pouze v měřítku prototypu ve tvaru činky, přičemž nejtenčí část měří 3 mm, což je pro praktické aplikace příliš málo. Ačkoli je technologie stále v experimentální fázi, má velký potenciál pro výrobu složitých zařízení.

Podle CAS se mnoho leteckých a kosmických dílů, včetně trysek raket NASA, draku stíhačky J-20 a palivové trysky čínského letadla C919, vyrábí pomocí technologie 3D tisku. S možností zvětšení rozsahu v budoucnu se nová technologie bude používat v širším měřítku.

An Khang (podle Tech Times )

Zdrojový odkaz: https://vnexpress.net/hop-kim-titan-cung-nhat-the-gioi-tao-bang-cong-nghe-in-3d-4717137.html