Verdens hardeste titanlegering laget med 3D-printingsteknologi

Forskere har oppnådd et nytt gjennombrudd ved å bruke 3D-printingsteknologi på titanlegeringer, doble materialets styrke og utvide dets potensielle bruksområder innen luftfart.

Den nye titanlegeringen kan skilte med rekordbrytende utmattingsstyrke. Foto: iStock

Det kinesiske vitenskapsakademiet (CAS) beskrev prestasjonen i detalj i en studie publisert i tidsskriftet Nature 28. februar. Denne forskningen er et resultat av et samarbeid mellom forskerne Zhang Zhenjun og Zhang Zhefeng fra Shenyang Materials Science Laboratory ved CAS Institute for Materials Research og Robert Ritchie ved University of California, Berkeley. Ifølge artikkelen oppsto forskningsideen i Kina, og materialprøvene ble også laget der. Ritchie deltok i evalueringen av prosessen.

Selv om 3D-printing har revolusjonert produksjonen, brukes prosessen ganske begrenset i fabrikasjon av deler som krever høy utmattingsmotstand. Utmattingsstyrke, eller utmattingsmotstand, er en maskindels evne til å motstå utmattingsfeil som girgroper og overflatesprekker.

3D-metallprinting, som bruker lasere til å smelte metallpulver og legge det lagvis i komplekse former på kort tid, er en perfekt metode for raskt å produsere store, komplekse komponenter. Den høye varmen som genereres av den kraftige laserstrålen som ofte brukes i utskriftsprosessen, fører imidlertid til dannelse av luftlommer inne i delen, noe som påvirker legeringens ytelse. Disse små porene kan bli trykksentre, noe som fører til for tidlig sprekkdannelse og reduserer materialets utmattingslevetid.

For å løse dette problemet bestemte forskerteamet seg for å produsere en porøs titanlegering. De utviklet en prosess ved bruk av Ti-6Al-4V, en titan-aluminium-vanadiumlegering, som oppnådde den høyeste utmattingsmotstanden blant kjente titanlegeringer til dags dato. Ifølge Zhang Zhenjun starter prosessen med varm isotermisk pressing for å eliminere porer, etterfulgt av rask avkjøling før det kan skje endringer i legeringens indre struktur. Prosessen gir en porøs legering med en økning i strekkutmattingsfasthet på 106 %, fra vanlige 475 MPa til 978 MPa, noe som satte verdensrekord .

Zhang Zhenjun sa at bragden er lovende for mange bruksområder i bransjer som krever lette materialer, som luftfart og nye energikjøretøy. Til dags dato har det nye materialet bare blitt produsert i prototypeskala, og ligner en hantler med et tynneste punkt på 3 mm – for lite for praktisk anvendelse. Selv om teknologien fortsatt er i eksperimentell fase, har den stort potensial for å produsere komplekse enheter.

Ifølge CAS produseres mange flykomponenter, inkludert dyser på NASA-raketter, rammen til J-20-jagerflyet og drivstoffdysene på Kinas C919-fly, ved hjelp av 3D-printingsteknologi. Med potensial for fremtidig skalering vil denne nye teknologien ha bredere bruksområder.

An Khang (ifølge Tech Times )

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