Самый твердый в мире титановый сплав создан с помощью технологии 3D-печати

Ученые совершили новый прорыв, применив технологию 3D-печати к титановым сплавам, удвоив прочность материала и расширив его потенциальные области применения в аэрокосмической отрасли.

Новый титановый сплав обладает рекордной усталостной прочностью. Фото: iStock

Китайская академия наук (КАН) подробно описала это достижение в исследовании, опубликованном в журнале Nature 28 февраля. Это исследование стало результатом сотрудничества ученых Чжан Чжэньцзюня и Чжан Чжэфэна из Шэньянской лаборатории материаловедения Института материаловедения КАН и Роберта Ричи из Калифорнийского университета в Беркли. Согласно статье, идея исследования зародилась в Китае, и образцы материалов также были созданы там. Ричи участвовал в оценке процесса.

Хотя 3D-печать произвела революцию в производстве, этот процесс довольно ограниченно используется при изготовлении деталей, требующих высокой усталостной прочности. Усталостная прочность, или усталостная стойкость, — это способность детали машины противостоять усталостным разрушениям, таким как образование точечных повреждений и растрескивание поверхности.

3D-печать металлом, использующая лазеры для расплавления металлического порошка и послойного нанесения сложных форм за короткое время, является идеальным методом для быстрого изготовления крупных и сложных компонентов. Однако высокая температура, выделяемая мощным лазерным лучом, часто используемым в процессе печати, приводит к образованию воздушных полостей внутри детали, что влияет на характеристики сплава. Эти мелкие поры могут стать центрами давления, что приводит к преждевременному растрескиванию и снижению усталостной прочности материала.

Для решения этой проблемы исследовательская группа решила создать пористый титановый сплав. Они разработали процесс с использованием сплава Ti-6Al-4V, титано-алюминиево-ванадиевого сплава, который показал самую высокую усталостную прочность среди известных на сегодняшний день титановых сплавов. По словам Чжан Чжэньцзюня, процесс начинается с горячего изотермического прессования для устранения пор, за которым следует быстрое охлаждение, прежде чем произойдут какие-либо изменения во внутренней структуре сплава. Этот процесс позволяет получить пористый сплав с увеличением прочности на растяжение при усталостном разрушении на 106%, с обычных 475 МПа до 978 МПа, что устанавливает мировой рекорд.

Чжан Чжэньцзюнь заявил, что это достижение открывает перспективы для множества применений в отраслях, требующих легких материалов, таких как аэрокосмическая промышленность и производство электромобилей. На сегодняшний день новый материал был получен только в виде прототипа, напоминающего гантель с самой тонкой точкой толщиной 3 мм – слишком маленькой для практического применения. Хотя технология все еще находится на экспериментальной стадии, она обладает большим потенциалом для производства сложных устройств.

По данным Китайской академии наук, многие авиационные компоненты, включая сопла ракет НАСА, каркас истребителя J-20 и топливные форсунки китайского самолета C919, изготавливаются с использованием технологии 3D-печати. ​​Благодаря потенциалу масштабирования в будущем, эта новая технология найдет более широкое применение.

Ан Кханг (по данным Tech Times )

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