A világ legkeményebb titánötvözetét 3D nyomtatási technológiával állították elő

[hirdetés_1]

Tudósok új eredményeket értek el a titánötvözeteken alkalmazott 3D nyomtatási technológia alkalmazásával, megduplázva az anyag tartósságát és bővítve a repülőgépiparban való alkalmazásának lehetőségeit.

Rekordméretű kifáradási szilárdságú új titánötvözet. Fotó: iStock — Rekordméretű kifáradási szilárdságú új titánötvözet. Fotó: *iStock*

A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) a Nature folyóiratban február 28-án megjelent tanulmányában részletesen ismertette az elért eredményt. 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 tanulmány szerint a kutatási ötlet Kínában született, és az anyagmintákat is ott állították elő. Ritchie részt vett a folyamat értékelésében.

Bár a 3D nyomtatás forradalmasította a gyártást, alkalmazása olyan alkatrészek gyártására korlátozódik, amelyek nagy fáradási ellenállást igényelnek. A fáradási szilárdság vagy fáradási ellenállás egy gépalkatrész azon képessége, hogy ellenálljon a fáradásos károknak, például a fogaskerék-gödrösödésnek és a felületi repedéseknek.

A fém 3D nyomtatás, amely lézereket használ a fémpor rövid idő alatti megolvasztására és összetett formákká rétegezésére, tökéletes a nagyméretű, összetett alkatrészek gyors gyártásához. A nyomtatás során jellemzően használt erős lézersugarak által termelt magas hő azonban légbuborékok kialakulásához vezet az alkatrészen belül, ami befolyásolhatja az ötvözet teljesítményét. Ezek a kis lyukak feszültségforrássá válhatnak, ami idő előtti repedéshez vezethet, csökkentve az anyag kifáradási élettartamát.

A probléma megoldása érdekében a csapat úgy döntött, hogy pórusmentes titánötvözetet állít elő. Kifejlesztettek egy eljárást a Ti-6Al-4V, egy titán-alumínium-vanádium ötvözet felhasználásával, amely az ismert titánötvözetek közül a legnagyobb kifáradási szilárdságot érte el. Zhang Zhenjun szerint az eljárás egy forró izotermikus préseléssel kezdődik, amelynek során eltávolítják a pórusokat, majd gyors hűtést végeznek, mielőtt az ötvözet belső szerkezetében bármilyen változás bekövetkezne. Az eljárás eredményeként egy pórusmentes ötvözetet kaptak, amelynek szakítószilárdsága 106%-kal nőtt, a tipikus 475 MPa-ról 978 MPa-ra, ami világrekordot jelent.

Zhang Zhenjun szerint az eredmény ígéretes azokban az iparágakban, amelyek könnyű anyagokat igényelnek, mint például a repülőgépipar és az új energiájú járművek. Az anyagot eddig csak egy súlyzó alakú prototípus méretében állították elő, amelynek legvékonyabb része 3 mm-es, ami túl kicsi a gyakorlati alkalmazásokhoz. Bár a technológia még kísérleti szakaszban van, nagy potenciállal rendelkezik komplex eszközök gyártásában.

A CAS szerint számos repülőgépipari alkatrész, beleértve a NASA rakéták fúvókáját, a J-20 vadászgép törzsét és a kínai C919-es repülőgép üzemanyag-fúvókáját, 3D nyomtatási technológiával készül. A jövőbeni méretnövelési lehetőséggel az új technológia szélesebb körben is alkalmazásra kerül.

An Khang ( a Tech Times szerint)

[hirdetés_2]
Forráslink