Cel mai rezistent aliaj de titan din lume, creat folosind tehnologia de imprimare 3D.

Oamenii de știință au realizat o nouă descoperire prin aplicarea tehnologiei de imprimare 3D la aliajele de titan, dublând rezistența materialului și extinzându-i potențialele aplicații în industria aerospațială.

Noul aliaj de titan se mândrește cu o rezistență record la oboseală. Foto: iStock. — Noul aliaj de titan se mândrește cu o rezistență record la oboseală. Foto: *iStock.*

Academia Chineză de Științe (CAS) a detaliat realizarea într-un studiu publicat în revista Nature pe 28 februarie. Această cercetare este rezultatul unei colaborări între oamenii de știință Zhang Zhenjun și Zhang Zhefeng de la Laboratorul de Știința Materialelor Shenyang al Institutului CAS pentru Cercetarea Materialelor și Robert Ritchie de la Universitatea din California, Berkeley. Conform articolului, ideea cercetării își are originea în China, iar mostrele de material au fost create tot acolo. Ritchie a participat la evaluarea procesului.

Deși imprimarea 3D a revoluționat industria prelucrătoare, procesul este utilizat destul de limitat în fabricarea pieselor care necesită o rezistență ridicată la oboseală. Rezistența la oboseală, sau rezistența la oboseală, este capacitatea unei piese de mașină de a rezista la defecțiuni la oboseală, cum ar fi coroziunea angrenajelor și fisurarea suprafeței.

Imprimarea 3D a metalelor, care utilizează lasere pentru a topi pulberea metalică și a o stratifica în forme complexe într-un timp scurt, este o metodă perfectă pentru producerea rapidă a componentelor mari și complexe. Cu toate acestea, căldura ridicată generată de fasciculul laser puternic adesea utilizat în procesul de imprimare duce la formarea de pungi de aer în interiorul piesei, afectând performanța aliajului. Acești pori mici pot deveni centre de presiune, ducând la fisuri premature și reducând durata de viață la oboseală a materialului.

Pentru a rezolva această problemă, echipa de cercetare a decis să producă un aliaj de titan poros. Aceștia au dezvoltat un proces folosind Ti-6Al-4V, un aliaj de titan-aluminiu-vanadiu, care a atins cea mai mare rezistență la oboseală dintre aliajele de titan cunoscute până în prezent. Potrivit lui Zhang Zhenjun, procesul începe cu o presare izotermă la cald pentru a elimina porii, urmată de o răcire rapidă înainte de a putea apărea orice modificări ale structurii interne a aliajului. Procesul oferă un aliaj poros cu o creștere a rezistenței la oboseală la tracțiune de 106%, de la 475 MPa, valoarea obișnuită, la 978 MPa, stabilind un record mondial .

Zhang Zhenjun a declarat că această realizare este promițătoare pentru multe aplicații în industriile care necesită materiale ușoare, cum ar fi cele aerospațiale și vehiculele cu energie nouă. Până în prezent, noul material a fost produs doar la scară prototip, asemănându-se cu o ganteră cu un vârf subțire de 3 mm – prea mic pentru aplicații practice. Deși tehnologia este încă în stadiul experimental, are un mare potențial pentru fabricarea de dispozitive complexe.

Conform CAS, multe componente ale aviației, inclusiv duzele rachetelor NASA, cadrul avionului de vânătoare J-20 și duzele de combustibil ale aeronavei chineze C919, sunt fabricate folosind tehnologia de imprimare 3D. Având potențialul de scalare viitoare, această nouă tehnologie va avea aplicații mai ample.

An Khang (conform Tech Times )

Legătură sursă