Aloi titanium paling keras di dunia dicipta menggunakan teknologi percetakan 3D

Para saintis telah mencapai keputusan baharu dengan menggunakan teknologi percetakan 3D pada aloi titanium, menggandakan ketahanan bahan dan mengembangkan potensi aplikasinya dalam aeroangkasa.

Aloi titanium baharu mempunyai rekod kekuatan lesu yang tinggi. Foto: iStock — Aloi titanium baharu mempunyai rekod kekuatan lesu yang tinggi. Foto: *iStock*

Akademi Sains China (CAS) memperincikan pencapaian itu dalam kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 28 Februari. Penyelidikan itu adalah hasil kerjasama antara saintis Zhang Zhenjun dan Zhang Zhefeng dari Makmal Sains Bahan Shenyang Institut Penyelidikan Bahan CAS dan Robert Ritchie dari University of California, Berkeley. Menurut kertas itu, idea penyelidikan itu dilahirkan di China dan sampel bahan juga dicipta di sana. Ritchie mengambil bahagian dalam penilaian proses tersebut.

Walaupun percetakan 3D telah merevolusikan pembuatan, penggunaannya terhad kepada fabrikasi bahagian yang memerlukan rintangan keletihan yang tinggi. Kekuatan lesu atau rintangan lesu ialah keupayaan bahagian mesin untuk menahan kerosakan lesu seperti lubang gear dan keretakan permukaan.

Percetakan 3D logam, yang menggunakan laser untuk mencairkan serbuk logam dan melapiskannya ke dalam bentuk yang kompleks dalam masa yang singkat, sesuai untuk menghasilkan komponen yang besar dan kompleks dengan cepat. Walau bagaimanapun, haba tinggi yang dihasilkan oleh pancaran laser berkuasa yang biasanya digunakan semasa pencetakan membawa kepada pembentukan poket udara dalam bahagian tersebut, yang boleh menjejaskan prestasi aloi. Lubang-lubang kecil ini boleh menjadi sumber tekanan, membawa kepada keretakan pramatang, mengurangkan hayat keletihan bahan.

Untuk menyelesaikan masalah ini, pasukan memutuskan untuk menghasilkan aloi titanium bebas liang. Mereka membangunkan proses menggunakan Ti-6Al-4V, aloi titanium-aluminium-vanadium, yang mencapai kekuatan keletihan tertinggi daripada mana-mana aloi titanium yang diketahui. Menurut Zhang Zhenjun, proses itu bermula dengan operasi menekan isoterma panas untuk mengeluarkan liang-liang, diikuti dengan penyejukan pantas sebelum sebarang perubahan dalam struktur dalaman aloi boleh berlaku. Proses itu menghasilkan aloi bebas liang dengan peningkatan 106% dalam kekuatan keletihan tegangan, daripada 475 MPa biasa kepada 978 MPa, menetapkan rekod dunia .

Zhang Zhenjun berkata pencapaian itu menjanjikan untuk aplikasi dalam industri yang memerlukan bahan ringan, seperti aeroangkasa dan kenderaan tenaga baharu. Setakat ini, bahan itu hanya dihasilkan pada skala prototaip berbentuk dumbbell dengan bahagian paling nipis berukuran 3 mm, terlalu kecil untuk aplikasi praktikal. Walaupun teknologi ini masih dalam peringkat percubaan, ia mempunyai potensi besar untuk mengeluarkan peranti kompleks.

Menurut CAS, banyak bahagian aeroangkasa, termasuk muncung pada roket NASA, kerangka pesawat jet pejuang J-20 dan muncung bahan api pada pesawat C919 China, dibuat menggunakan teknologi percetakan 3D. Dengan keupayaan untuk meningkatkan skala pada masa hadapan, teknologi baharu akan digunakan dengan lebih meluas.

An Khang (Menurut Tech Times )

Pautan sumber