La aleación de titanio más dura del mundo creada mediante tecnología de impresión 3D

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Los científicos han logrado nuevos resultados al aplicar la tecnología de impresión 3D a las aleaciones de titanio, duplicando la durabilidad del material y ampliando sus posibles aplicaciones en la industria aeroespacial.

Una nueva aleación de titanio alcanza una resistencia a la fatiga récord. Foto: iStock — Una nueva aleación de titanio alcanza una resistencia a la fatiga récord. Foto: *iStock*

La Academia China de Ciencias (ACC) detalló el logro en un estudio publicado en la revista Nature el 28 de febrero. La investigación fue resultado de la colaboración entre los científicos Zhang Zhenjun y Zhang Zhefeng, del Laboratorio de Ciencia de Materiales de Shenyang del Instituto de Investigación de Materiales de la ACC, y Robert Ritchie, de la Universidad de California, Berkeley. Según el artículo, la idea de la investigación surgió en China y las muestras de material también se crearon allí. Ritchie participó en la evaluación del proceso.

Aunque la impresión 3D ha revolucionado la fabricación, su uso se limita a la fabricación de piezas que requieren alta resistencia a la fatiga. La resistencia a la fatiga es la capacidad de una pieza de una máquina para resistir daños por fatiga, como picaduras en los engranajes y grietas superficiales.

La impresión 3D de metal, que utiliza láseres para fundir polvo metálico y aplicarlo en capas para crear formas complejas en poco tiempo, es ideal para fabricar rápidamente componentes grandes y complejos. Sin embargo, el alto calor generado por los potentes rayos láser que se suelen utilizar durante la impresión provoca la formación de bolsas de aire dentro de la pieza, lo que puede afectar el rendimiento de la aleación. Estos pequeños agujeros pueden convertirse en una fuente de tensión, provocando grietas prematuras y reduciendo la resistencia a la fatiga del material.

Para resolver este problema, el equipo decidió producir una aleación de titanio sin poros. Desarrollaron un proceso con Ti-6Al-4V, una aleación de titanio, aluminio y vanadio, que logró la mayor resistencia a la fatiga de todas las aleaciones de titanio conocidas. Según Zhang Zhenjun, el proceso comienza con una operación de prensado isotérmico en caliente para eliminar los poros, seguida de un enfriamiento rápido antes de que se produzcan cambios en la estructura interna de la aleación. El proceso dio como resultado una aleación sin poros con un aumento del 106 % en la resistencia a la fatiga por tracción, de los 475 MPa habituales a 978 MPa, lo que supone un récord mundial .

Zhang Zhenjun afirmó que este logro es prometedor para aplicaciones en industrias que requieren materiales ligeros, como la aeroespacial y los vehículos de nuevas energías. Hasta el momento, el material solo se ha producido a escala de un prototipo con forma de mancuerna, cuya parte más delgada mide 3 mm, demasiado pequeña para aplicaciones prácticas. Si bien la tecnología aún se encuentra en fase experimental, tiene un gran potencial para la fabricación de dispositivos complejos.

Según CAS, muchas piezas aeroespaciales, como la tobera de los cohetes de la NASA, el fuselaje del caza J-20 y la tobera de combustible del avión chino C919, se fabrican mediante impresión 3D. Con la posibilidad de ampliar su escala en el futuro, esta nueva tecnología se aplicará más ampliamente.

An Khang (según Tech Times )

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