Verdens hardeste titanlegering laget med 3D-printingsteknologi

[annonse_1]

Forskere har oppnådd nye resultater ved å bruke 3D-printingsteknologi på titanlegeringer, noe som dobler materialets holdbarhet og utvider dets potensielle bruksområder innen luftfart.

Ny titanlegering har rekordhøy utmattingsstyrke. Foto: iStock — Ny titanlegering har rekordhøy utmattingsstyrke. Foto: *iStock*

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

Selv om 3D-printing har revolusjonert produksjonen, er bruken begrenset til fabrikasjon av deler som krever høy utmattingsmotstand. Utmattingsstyrke eller utmattingsmotstand er en maskindels evne til å motstå utmattingsskader som for eksempel groptårer i gir og overflatesprekker.

3D-metallprinting, som bruker lasere til å smelte metallpulver og legge det lagvis i komplekse former på kort tid, er perfekt for rask produksjon av store, komplekse komponenter. Den høye varmen som genereres av de kraftige laserstrålene som vanligvis brukes under utskrift, fører imidlertid til dannelse av luftlommer i delen, noe som kan påvirke legeringens ytelse. Disse små hullene kan bli en kilde til stress, noe som fører til for tidlig sprekkdannelse og reduserer materialets utmattingslevetid.

For å løse dette problemet bestemte teamet seg for å produsere en porefri titanlegering. De utviklet en prosess ved bruk av Ti-6Al-4V, en titan-aluminium-vanadiumlegering, som oppnådde den høyeste utmattingsfastheten av alle kjente titanlegeringer. Ifølge Zhang Zhenjun begynner prosessen med en varm isotermisk presseoperasjon for å fjerne porene, etterfulgt av rask avkjøling før det kan skje endringer i legeringens indre struktur. Prosessen resulterte i en porefri legering med en økning på 106 % i strekkutmattingsfasthet, fra typiske 475 MPa til 978 MPa, noe som satte verdensrekord .

Zhang Zhenjun sa at bragden er lovende for bruksområder i industrier som krever lette materialer, som luftfart og nye energikjøretøy. Så langt har materialet bare blitt produsert i skalaen til en hantelformet prototype, der den tynneste delen måler 3 mm, for liten til praktiske anvendelser. Selv om teknologien fortsatt er i eksperimentell fase, har den stort potensial for å produsere komplekse enheter.

Ifølge CAS er mange deler til luftfart, inkludert dysen på NASA-raketter, flykroppen til J-20-jagerflyet og drivstoffdysen på Kinas C919-fly, laget ved hjelp av 3D-printingsteknologi. Med muligheten til å øke skalaen i fremtiden vil den nye teknologien bli brukt i større grad.

An Khang (ifølge Tech Times )

[annonse_2]
Kildekobling