Världens starkaste titanlegering skapad med 3D-utskriftsteknik.

Forskare har uppnått ett nytt genombrott genom att tillämpa 3D-utskriftsteknik på titanlegeringar, vilket fördubblar materialets styrka och utökar dess potentiella tillämpningar inom flyg- och rymdteknik.

Den nya titanlegeringen har rekordbrytande utmattningshållfasthet. Foto: iStock

Den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) beskrev prestationen i detalj i en studie som publicerades i tidskriften Nature den 28 februari. Denna forskning är resultatet av ett samarbete mellan forskarna Zhang Zhenjun och Zhang Zhefeng från Shenyang Materials Science Laboratory vid CAS Institute for Materials Research och Robert Ritchie vid University of California, Berkeley. Enligt artikeln har forskningsidén sitt ursprung i Kina, och materialproverna skapades också där. Ritchie deltog i utvärderingen av processen.

Även om 3D-utskrift har revolutionerat tillverkningen används processen ganska begränsat vid tillverkning av delar som kräver hög utmattningsbeständighet. Utmattningshållfasthet, eller utmattningsbeständighet, är en maskindels förmåga att motstå utmattningsfel som gropfrätning och ytsprickbildning.

3D-metallutskrift, som använder lasrar för att smälta metallpulver och lagera det till komplexa former på kort tid, är en perfekt metod för att snabbt producera stora, komplexa komponenter. Den höga värmen som genereras av den kraftfulla laserstrålen som ofta används i utskriftsprocessen leder dock till bildandet av luftfickor inuti delen, vilket påverkar legeringens prestanda. Dessa små porer kan bli tryckcentra, vilket leder till för tidig sprickbildning och minskar materialets utmattningstid.

För att åtgärda detta problem bestämde sig forskargruppen för att producera en porös titanlegering. De utvecklade en process med Ti-6Al-4V, en titan-aluminium-vanadinlegering, som uppnådde den högsta utmattningsbeständigheten bland kända titanlegeringar hittills. Enligt Zhang Zhenjun börjar processen med varm isotermisk pressning för att eliminera porer, följt av snabb kylning innan några förändringar i legeringens inre struktur kan ske. Processen ger en porös legering med en ökning av dragutmattningshållfastheten på 106 %, från vanliga 475 MPa till 978 MPa, vilket sätter ett världsrekord .

Zhang Zhenjun sa att prestationen är lovande för många tillämpningar inom industrier som kräver lättviktsmaterial, såsom flyg- och rymdfarkoster och nya energifordon. Hittills har det nya materialet endast producerats i prototypskala och liknar en hantel med en tunnaste spets på 3 mm – för liten för praktisk tillämpning. Även om tekniken fortfarande är i experimentstadiet har den stor potential för att tillverka komplexa apparater.

Enligt CAS tillverkas många flygkomponenter, inklusive munstycken på NASA-raketer, ramen till stridsflygplanet J-20 och bränslemunstyckena på Kinas C919-flygplan, med hjälp av 3D-utskriftsteknik. Med potential för framtida skalning kommer denna nya teknik att ha bredare tillämpningar.

An Khang (enligt Tech Times )

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