Міжнародна команда створює новий титановий сплав за допомогою технології 3D-друку Міжнародна команда створює новий титановий сплав за допомогою технології 3D-друку

Міжнародна група дослідників, включаючи Університет RMIT в Австралії та Університет Сіднея, поєднала сплави та процеси 3D-друку, щоб створити новий титановий сплав, який є міцним, але не крихким під час розтягування. Прорив, опублікований в останньому випуску журналу Nature, обіцяє розробку нового класу більш стійких високоефективних титанових сплавів для застосування в аерокосмічній, біомедичній, хімічній інженерній, космічній та енергетичній технологіях.

Новий титановий сплав складається із суміші двох кристалів титану, які називаються альфа-титановою фазою та бета-титановою фазою, кожен з яких відповідає певному розташуванню атомів. Кисень і залізо є двома найпотужнішими стабілізаторами та зміцнювачами для -титанової та -титанової фаз, і вони у великій кількості та дешеві.

Але дослідники виявили, що дві проблеми перешкоджають розробці міцних альфа-бета-феротитанових сплавів за допомогою традиційних процесів виготовлення. Одна з проблем полягає в тому, що кисень може викликати крихкість титану; Інша полягає в тому, що додавання заліза може призвести до важких металургійних дефектів, утворюючи масу титану.

Команда надрукувала свій сплав із металевого порошку за допомогою лазерного осадження енергії, процесу 3D-друку, який підходить для виготовлення великих складних деталей. Вони поєднали концепцію дизайну сплаву з дизайном процесу 3D-друку та визначили серію сплавів, які є міцними, пластичними та легкими для друку.

Ключовим сприятливим фактором є унікальний розподіл атомів кисню та заліза всередині та між фазами -титану та -титану. Дослідники розробили нанорозмірний градієнт кисню в фазі альфа-титану з міцними сегментами з високим вмістом кисню та пластичними сегментами з низьким вмістом кисню, що дозволяє контролювати локальні атомні зв’язки та зменшує потенційну крихкість.

Команда каже, що спокусливі властивості цих нових сплавів можна порівняти з комерційними сплавами.

Професор Саймон Лінге, віце-канцлер Університету Сіднея, сказав, що дослідження забезпечило нову систему титанового сплаву з широким діапазоном регульованих механічних властивостей, високою технологічністю, величезним потенціалом для скорочення викидів і першою у своєму роді. Матеріальний дизайн дає зрозуміти.

За словами дослідників, розробка команди, яка включає в себе ідеї циклічної економіки, є перспективною для виробництва нових титанових сплавів з промислових відходів і низькоякісних матеріалів.

Крім того, киснева крихкість є основною металургійною проблемою не лише для титану, але й для інших важливих металів, таких як цирконій, ніобій, молібден та їхні сплави. Нове дослідження може стати шаблоном для пом’якшення проблем кисневої крихкості за допомогою 3D-друку та мікроструктурного дизайну.