מדענים השיגו פריצת דרך חדשה על ידי יישום טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית על סגסוגות טיטניום, הכפלה של חוזק החומר והרחבת יישומיו הפוטנציאליים בתחום התעופה והחלל.
סגסוגת הטיטניום החדשה מתגאה בחוזק עייפות שובר שיאים. צילום: iStock
האקדמיה הסינית למדעים (CAS) פירטה את ההישג במחקר שפורסם בכתב העת Nature ב-28 בפברואר. מחקר זה הוא תוצאה של שיתוף פעולה בין המדענים ג'אנג ז'נג'ון וג'אנג ז'פנג ממעבדת מדעי החומרים שניאנג של מכון CAS לחקר חומרים לבין רוברט ריצ'י מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. על פי המאמר, רעיון המחקר מקורו בסין, וגם דגימות החומר נוצרו שם. ריצ'י השתתף בהערכת התהליך.
למרות שהדפסה תלת-ממדית חוללה מהפכה בייצור, התהליך נמצא בשימוש מוגבל למדי בייצור חלקים הדורשים עמידות גבוהה לעייפות. חוזק עייפות, או עמידות לעייפות, הוא היכולת של חלק מכונה לעמוד בפני כשלים עייפים כמו בורות בגלגלי שיניים וסדקים על פני השטח.
הדפסת מתכת תלת-ממדית, המשתמשת בלייזרים כדי להמיס אבקת מתכת וליצור ממנה שכבות לצורות מורכבות בזמן קצר, היא שיטה מושלמת לייצור מהיר של רכיבים גדולים ומורכבים. עם זאת, החום הגבוה הנוצר על ידי קרן הלייזר העוצמתית המשמשת לעתים קרובות בתהליך ההדפסה מוביל להיווצרות כיסי אוויר בתוך החלק, מה שמשפיע על ביצועי הסגסוגת. נקבוביות קטנות אלו יכולות להפוך למרכזי לחץ, מה שמוביל לסדיקה מוקדמת ולהפחתת חיי העייפות של החומר.
כדי להתמודד עם בעיה זו, צוות המחקר החליט לייצר סגסוגת טיטניום נקבובית. הם פיתחו תהליך המשתמש ב-Ti-6Al-4V, סגסוגת טיטניום-אלומיניום-ונדיום, שהשיגה את עמידות העייפות הגבוהה ביותר מבין סגסוגות הטיטניום הידועות עד כה. לדברי ג'אנג ז'נג'ון, התהליך מתחיל בכבישה איזותרמית חמה כדי לחסל נקבוביות, ולאחר מכן קירור מהיר לפני שניתן להתרחש שינויים כלשהם במבנה הפנימי של הסגסוגת. התהליך מספק סגסוגת נקבובית עם עלייה של 106% בחוזק עייפות מתיחה, מ-475 מגה פסקל הרגיל ל-978 מגה פסקל, ובכך קובע שיא עולמי .
ג'אנג ז'נג'ון אמר כי ההישג טומן בחובו פוטנציאל עבור יישומים רבים בתעשיות הדורשות חומרים קלים, כגון תעופה וחלל וכלי רכב לאנרגיה חדשה. עד כה, החומר החדש יוצר רק בקנה מידה של אב טיפוס, בדומה למשקולת עם נקודה דקה ביותר של 3 מ"מ - קטנה מדי ליישום מעשי. למרות שהטכנולוגיה עדיין בשלב הניסוי, יש לה פוטנציאל גדול לייצור מכשירים מורכבים.
על פי CAS, רכיבי תעופה רבים, כולל זרבובית של טילי נאס"א, שלדת מטוס הקרב J-20 וזרבובית הדלק של מטוס ה-C919 של סין, מיוצרים באמצעות טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית. עם פוטנציאל להרחבה עתידית, לטכנולוגיה חדשה זו יהיו יישומים רחבים יותר.
אן קאנג (לפי טק טיימס )
[מודעה_2]
קישור למקור
תגובה (0)