סגסוגת הטיטניום הקשה בעולם נוצרה באמצעות טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית

[מודעה_1]

מדענים השיגו תוצאות חדשות על ידי יישום טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית על סגסוגות טיטניום, מה שהכפיל את עמידות החומר והרחיב את יישומיו הפוטנציאליים בתחום התעופה והחלל.

סגסוגת טיטניום חדשה בעלת חוזק עייפות גבוה ביותר. צילום: iStock — סגסוגת טיטניום חדשה בעלת חוזק עייפות גבוה ביותר. צילום: *iStock*

האקדמיה הסינית למדעים (CAS) פירטה את ההישג במחקר שפורסם בכתב העת Nature ב-28 בפברואר. המחקר היה תוצאה של שיתוף פעולה בין המדענים ג'אנג ז'נג'ון וג'אנג ז'פנג ממעבדת שניאנג למדעי החומרים של המכון לחקר חומרים של CAS לבין רוברט ריצ'י מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. על פי המאמר, רעיון המחקר נולד בסין וגם דגימות החומר נוצרו שם. ריצ'י השתתף בהערכת התהליך.

למרות שהדפסה תלת-ממדית חוללה מהפכה בייצור, השימוש בה מוגבל לייצור חלקים הדורשים עמידות גבוהה לעייפות. חוזק עייפות או עמידות לעייפות היא היכולת של חלק מכונה לעמוד בפני נזקי עייפות כגון בורות בגלגלי שיניים וסדקים על פני השטח.

הדפסת תלת-ממד של מתכת, המשתמשת בלייזרים כדי להמיס אבקת מתכת וליצור ממנה שכבות לצורות מורכבות בזמן קצר, מושלמת לייצור מהיר של רכיבים גדולים ומורכבים. עם זאת, החום הגבוה שנוצר על ידי קרני הלייזר העוצמתיות המשמשות בדרך כלל במהלך ההדפסה מוביל להיווצרות כיסי אוויר בתוך החלק, מה שעלול להשפיע על ביצועי הסגסוגת. חורים קטנים אלה יכולים להפוך למקור ללחץ, מה שמוביל לסדיקה מוקדמת, ולהפחית את חיי העייפות של החומר.

כדי לפתור בעיה זו, החליט הצוות לייצר סגסוגת טיטניום נטולת נקבוביות. הם פיתחו תהליך המשתמש ב-Ti-6Al-4V, סגסוגת טיטניום-אלומיניום-ונדיום, שהשיגה את חוזק העייפות הגבוה ביותר מכל סגסוגת טיטניום ידועה. לדברי ג'אנג ז'נג'ון, התהליך מתחיל בפעולת כבישה איזותרמית חמה להסרת הנקבוביות, ולאחר מכן קירור מהיר לפני שניתן להתרחש שינויים כלשהם במבנה הפנימי של הסגסוגת. התהליך הביא לסגסוגת נטולת נקבוביות עם עלייה של 106% בחוזק עייפות מתיחה, מ-475 מגה פסקל טיפוסי ל-978 מגה פסקל, ובכך קבע שיא עולם .

ג'אנג ז'נג'ון אמר כי ההישג טומן בחובו פוטנציאל ליישומים בתעשיות הדורשות חומרים קלים, כגון תעופה וחלל וכלי רכב המונעים באנרגיה חדשה. עד כה, החומר יוצר רק בקנה מידה של אב טיפוס בצורת משקולת, כאשר החלק הדק ביותר הוא בגודל 3 מ"מ, קטן מדי ליישומים מעשיים. למרות שהטכנולוגיה עדיין נמצאת בשלב הניסוי, יש לה פוטנציאל גדול לייצור מכשירים מורכבים.

על פי CAS, חלקים רבים בתחום התעופה והחלל, כולל הפיה של טילי נאס"א, גוף המטוס של מטוס הקרב J-20 ופיה הדלק של מטוס ה-C919 של סין, מיוצרים באמצעות טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית. עם היכולת להגדיל את קנה המידה בעתיד, הטכנולוגיה החדשה תיושם באופן נרחב יותר.

אן קאנג (לפי טק טיימס )

[מודעה_2]
קישור למקור