A világ legerősebb titánötvözete, amelyet 3D nyomtatási technológiával készítettek.

A tudósok új áttörést értek el a titánötvözeteken alkalmazott 3D nyomtatási technológia alkalmazásával, megduplázva az anyag szilárdságát és bővítve a repülőgépiparban való alkalmazásának lehetőségeit.

Az új titánötvözet rekordot döntő fáradási szilárdsággal büszkélkedhet. Fotó: iStock

A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) a Nature folyóiratban február 28-án megjelent tanulmányában részletesen ismertette az elért eredményt. Ez a kutatás Zhang Zhenjun és Zhang Zhefeng, a CAS Anyagkutató Intézetének Shenyang Anyagtudományi Laboratóriumának tudósai, valamint Robert Ritchie, a Kaliforniai Egyetem, Berkeley munkatársának együttműködésének eredménye. A cikk szerint a kutatási ötlet Kínából származik, és az anyagmintákat is ott állították elő. Ritchie részt vett a folyamat értékelésében.

Bár a 3D nyomtatás forradalmasította a gyártást, az eljárást meglehetősen korlátozottan alkalmazzák olyan alkatrészek gyártásában, amelyek nagy fáradási ellenállást igényelnek. A fáradási szilárdság, vagy fáradási ellenállás egy gépalkatrész azon képessége, hogy ellenálljon a fáradási hibáknak, például a fogaskerék-gödrösödésnek és a felületi repedéseknek.

A 3D fémnyomtatás, amely lézereket használ a fémpor rövid idő alatti megolvasztására és összetett formákká rétegezésére, tökéletes módszer nagyméretű, összetett alkatrészek gyors előállítására. A nyomtatási folyamat során gyakran használt erős lézersugár által termelt magas hő azonban légbuborékok kialakulásához vezet az alkatrész belsejében, ami befolyásolja az ötvözet teljesítményét. Ezek a kis pórusok nyomáspontokká válhatnak, ami idő előtti repedésekhez és az anyag kifáradási élettartamának csökkenéséhez vezethet.

A probléma megoldása érdekében a kutatócsoport úgy döntött, hogy egy porózus titánötvözetet állít elő. Kifejlesztettek egy eljárást a Ti-6Al-4V, egy titán-alumínium-vanádium ötvözet felhasználásával, amely a ma ismert titánötvözetek közül a legnagyobb kifáradási ellenállást érte el. Zhang Zhenjun szerint az eljárás forró izotermikus préseléssel kezdődik a pórusok eltávolítása érdekében, majd gyors hűtést követ, mielőtt az ötvözet belső szerkezetében bármilyen változás bekövetkezne. Az eljárás egy porózus ötvözetet eredményez, amelynek szakítófáradási szilárdsága 106%-kal nő, a szokásos 475 MPa-ról 978 MPa-ra, ami világrekordot jelent.

Zhang Zhenjun szerint az eredmény ígéretes számos alkalmazási területen a könnyű anyagokat igénylő iparágakban, mint például a repülőgépiparban és az új energiahordozókkal működő járművekben. Az új anyagot eddig csak prototípus méretben állították elő, amely egy súlyzóra hasonlít, a legvékonyabb hegye 3 mm – ami túl kicsi a gyakorlati alkalmazáshoz. Bár a technológia még kísérleti szakaszban van, nagy potenciállal rendelkezik komplex eszközök gyártásában.

A CAS szerint számos repülőgépipari alkatrészt, beleértve a NASA rakéták fúvókáit, a J-20 vadászgép vázát és a kínai C919 repülőgép üzemanyag-fúvókáit, 3D nyomtatási technológiával gyártanak. A jövőbeli skálázhatóságnak köszönhetően ez az új technológia szélesebb körű alkalmazási lehetőségekkel fog rendelkezni.

An Khang ( a Tech Times szerint)

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