Το ισχυρότερο κράμα τιτανίου στον κόσμο, κατασκευασμένο με τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Οι επιστήμονες πέτυχαν μια νέα σημαντική ανακάλυψη εφαρμόζοντας τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης σε κράματα τιτανίου, διπλασιάζοντας την αντοχή του υλικού και επεκτείνοντας τις πιθανές εφαρμογές του στην αεροδιαστημική.

Το νέο κράμα τιτανίου διαθέτει πρωτοφανή αντοχή στην κόπωση. Φωτογραφία: iStock

Η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών (CAS) παρουσίασε λεπτομερώς το επίτευγμα σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature στις 28 Φεβρουαρίου. Η έρευνα αυτή είναι αποτέλεσμα συνεργασίας μεταξύ των επιστημόνων Zhang Zhenjun και Zhang Zhefeng από το Εργαστήριο Επιστήμης Υλικών Shenyang του Ινστιτούτου Έρευνας Υλικών CAS και του Robert Ritchie στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ. Σύμφωνα με το άρθρο, η ερευνητική ιδέα προήλθε από την Κίνα και τα δείγματα υλικών δημιουργήθηκαν επίσης εκεί. Ο Ritchie συμμετείχε στην αξιολόγηση της διαδικασίας.

Παρόλο που η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει φέρει επανάσταση στην κατασκευή, η διαδικασία χρησιμοποιείται αρκετά περιορισμένα στην κατασκευή εξαρτημάτων που απαιτούν υψηλή αντοχή στην κόπωση. Η αντοχή στην κόπωση ή αντίσταση στην κόπωση είναι η ικανότητα ενός μηχανικού εξαρτήματος να αντιστέκεται σε αστοχίες λόγω κόπωσης, όπως οι κοιλότητες στα γρανάζια και οι επιφανειακές ρωγμές.

Η τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων, η οποία χρησιμοποιεί λέιζερ για την τήξη μεταλλικής σκόνης και την στρώση της σε σύνθετα σχήματα σε σύντομο χρονικό διάστημα, είναι μια τέλεια μέθοδος για την ταχεία παραγωγή μεγάλων, σύνθετων εξαρτημάτων. Ωστόσο, η υψηλή θερμότητα που παράγεται από την ισχυρή δέσμη λέιζερ που χρησιμοποιείται συχνά στη διαδικασία εκτύπωσης οδηγεί στο σχηματισμό θυλάκων αέρα στο εσωτερικό του εξαρτήματος, επηρεάζοντας την απόδοση του κράματος. Αυτοί οι μικροί πόροι μπορούν να γίνουν κέντρα πίεσης, οδηγώντας σε πρόωρη ρωγμή και μειώνοντας τη διάρκεια ζωής του υλικού σε κόπωση.

Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, η ερευνητική ομάδα αποφάσισε να παράγει ένα πορώδες κράμα τιτανίου. Ανέπτυξαν μια διαδικασία χρησιμοποιώντας Ti-6Al-4V, ένα κράμα τιτανίου-αλουμινίου-βαναδίου, το οποίο πέτυχε την υψηλότερη αντοχή στην κόπωση μεταξύ των γνωστών κραμάτων τιτανίου μέχρι σήμερα. Σύμφωνα με τον Zhang Zhenjun, η διαδικασία ξεκινά με θερμή ισόθερμη συμπίεση για την εξάλειψη των πόρων, ακολουθούμενη από ταχεία ψύξη πριν από την εμφάνιση οποιωνδήποτε αλλαγών στην εσωτερική δομή του κράματος. Η διαδικασία παρέχει ένα πορώδες κράμα με αύξηση της αντοχής σε εφελκυσμό κατά 106%, από τα συνηθισμένα 475 MPa σε 978 MPa, θέτοντας ένα παγκόσμιο ρεκόρ.

Ο Zhang Zhenjun δήλωσε ότι το επίτευγμα είναι πολλά υποσχόμενο για πολλές εφαρμογές σε βιομηχανίες που απαιτούν ελαφριά υλικά, όπως η αεροδιαστημική και τα νέα ενεργειακά οχήματα. Μέχρι σήμερα, το νέο υλικό έχει παραχθεί μόνο σε κλίμακα πρωτοτύπου, που μοιάζει με αλτήρα με λεπτότερη άκρη 3 mm - πολύ μικρό για πρακτική εφαρμογή. Αν και η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, έχει μεγάλες δυνατότητες για την κατασκευή πολύπλοκων συσκευών.

Σύμφωνα με την CAS, πολλά εξαρτήματα αεροπορίας, συμπεριλαμβανομένων των ακροφυσίων στους πυραύλους της NASA, του πλαισίου του μαχητικού αεροσκάφους J-20 και των ακροφυσίων καυσίμου στο αεροσκάφος C919 της Κίνας, κατασκευάζονται με τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης. Με δυνατότητα μελλοντικής κλιμάκωσης, αυτή η νέα τεχνολογία θα έχει ευρύτερες εφαρμογές.

Αν Κανγκ (Σύμφωνα με την Tech Times )

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