โลหะผสมไทเทเนียมที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

นักวิทยาศาสตร์ ประสบความสำเร็จครั้งสำคัญด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติกับโลหะผสมไทเทเนียม ทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า และขยายศักยภาพในการใช้งานด้านอวกาศ

โลหะผสมไทเทเนียมชนิดใหม่นี้มีคุณสมบัติเด่นด้านความแข็งแรงต่อความล้าที่เหนือกว่าใคร ภาพ: iStock

สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน (CAS) ได้อธิบายรายละเอียดความสำเร็จในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ งานวิจัยนี้เป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์ Zhang Zhenjun และ Zhang Zhefeng จากห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์วัสดุ Shenyang ของสถาบันวิจัยวัสดุ CAS และ Robert Ritchie จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ตามบทความดังกล่าว แนวคิดการวิจัยเริ่มต้นในประเทศจีน และตัวอย่างวัสดุก็ถูกสร้างขึ้นที่นั่นเช่นกัน โดย Ritchie มีส่วนร่วมในการประเมินกระบวนการ

แม้ว่าการพิมพ์ 3 มิติจะปฏิวัติวงการผลิต แต่กระบวนการนี้ยังถูกนำมาใช้อย่างจำกัดในการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการความต้านทานต่อความล้าสูง ความต้านทานต่อความล้า หรือความแข็งแรงต่อความล้า คือความสามารถของชิ้นส่วนเครื่องจักรในการต้านทานความเสียหายจากความล้า เช่น การสึกหรอของเฟืองและการแตกร้าวของพื้นผิว

การพิมพ์โลหะสามมิติ ซึ่งใช้เลเซอร์ในการหลอมผงโลหะและวางซ้อนกันเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนในเวลาอันสั้น เป็นวิธีการที่สมบูรณ์แบบสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่และซับซ้อนได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ความร้อนสูงที่เกิดจากลำแสงเลเซอร์กำลังสูงที่มักใช้ในกระบวนการพิมพ์ ทำให้เกิดฟองอากาศภายในชิ้นส่วน ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของโลหะผสม รูพรุนเล็กๆ เหล่านี้สามารถกลายเป็นจุดรับแรงดัน ทำให้เกิดการแตกร้าว prematurely และลดอายุการใช้งานของวัสดุลง

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมวิจัยจึงตัดสินใจผลิตโลหะผสมไทเทเนียมที่มีรูพรุน พวกเขาพัฒนาวิธีการโดยใช้ Ti-6Al-4V ซึ่งเป็นโลหะผสมไทเทเนียม-อะลูมิเนียม-วานาเดียม ที่ให้ความต้านทานต่อความล้าสูงสุดในบรรดาโลหะผสมไทเทเนียมที่รู้จักกันในปัจจุบัน ตามที่ Zhang Zhenjun กล่าว กระบวนการเริ่มต้นด้วยการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อนคงที่เพื่อกำจัดรูพรุน ตามด้วยการทำให้เย็นอย่างรวดเร็วก่อนที่โครงสร้างภายในของโลหะผสมจะเปลี่ยนแปลง กระบวนการนี้ทำให้ได้โลหะผสมที่มีรูพรุนซึ่งมีความแข็งแรงต่อความล้าจากการดึงเพิ่มขึ้น 106% จากปกติ 475 MPa เป็น 978 MPa ซึ่งเป็นสถิติ โลก

จาง เจิ้นจุน กล่าวว่า ความสำเร็จนี้มีศักยภาพที่จะนำไปประยุกต์ใช้ได้ในหลายอุตสาหกรรมที่ต้องการวัสดุน้ำหนักเบา เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และยานยนต์พลังงานใหม่ ปัจจุบัน วัสดุใหม่นี้ผลิตได้ในระดับต้นแบบเท่านั้น มีลักษณะคล้ายดัมเบล โดยจุดที่บางที่สุดมีขนาด 3 มิลลิเมตร ซึ่งเล็กเกินไปสำหรับการใช้งานจริง แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะยังอยู่ในขั้นตอนการทดลอง แต่ก็มีศักยภาพสูงในการผลิตอุปกรณ์ที่ซับซ้อน

จากข้อมูลของ CAS ชิ้นส่วนการบินหลายอย่าง รวมถึงหัวฉีดของจรวด NASA โครงสร้างของเครื่องบินขับไล่ J-20 และหัวฉีดเชื้อเพลิงของเครื่องบิน C919 ของจีน ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ด้วยศักยภาพในการขยายขนาดในอนาคต เทคโนโลยีใหม่นี้จะมีแอปพลิเคชันที่กว้างขวางยิ่งขึ้น

อันคัง (อ้างอิงจาก Tech Times )

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