Medzinárodný tím vytvoril novú zliatinu titánu pomocou technológie 3D tlače Medzinárodný tím vytvoril novú zliatinu titánu pomocou technológie 3D tlače

Medzinárodný tím výskumníkov, vrátane RMIT University v Austrálii a University of Sydney, skombinoval zliatiny a procesy 3D tlače, aby vytvorili novú zliatinu titánu, ktorá je pevná, ale nie krehká pod napätím. Prielom, publikovaný v najnovšom čísle časopisu Nature, je prísľubom pre vývoj novej triedy udržateľnejších vysokovýkonných titánových zliatin pre aplikácie v kozmonautike, biomedicíne, chemickom inžinierstve, vesmíre a energetických technológiách.

Nová titánová zliatina pozostáva zo zmesi dvoch titánových kryštálov, nazývaných alfa-titánová fáza a beta-titánová fáza, pričom každý zodpovedá špecifickému usporiadaniu atómov. Kyslík a železo sú dva najsilnejšie stabilizátory a spevňovače pre titánovú a titánovú fázu a sú bohaté a lacné.

Vedci však zistili, že dve výzvy bránili vývoju húževnatých zliatin alfa-beta ferotitanu prostredníctvom konvenčných výrobných procesov. Jednou z problémov je, že kyslík môže skrehnúť titán; ďalší je ten, že pridanie železa môže viesť k vážnym metalurgickým defektom, tvoriacim objemový titán.

Tím vytlačil svoju zliatinu z kovového prášku pomocou laserového nanášania energie, čo je proces 3D tlače vhodný na výrobu veľkých a zložitých dielov. Skombinovali koncepciu dizajnu zliatiny s návrhom procesu 3D tlače a určili sériu zliatin, ktoré sú pevné, tvárne a ľahko sa tlačia.

Kľúčovým faktorom je jedinečná distribúcia atómov kyslíka a železa v titánovej a titánovej fáze a medzi nimi. Výskumníci vytvorili nanometrový gradient kyslíka v alfa-titánovej fáze s robustnými segmentmi s vysokým obsahom kyslíka a tvárnymi segmentmi s nízkym obsahom kyslíka, čo umožňuje kontrolu nad lokálnymi atómovými väzbami a znižuje potenciálne krehnutie.

Tím hovorí, že dráždivé vlastnosti týchto nových zliatin sú porovnateľné s komerčnými zliatinami.

Profesor Simon Linge, prorektor Univerzity v Sydney, uviedol, že štúdia poskytla nový systém zliatiny titánu so širokou škálou laditeľných mechanických vlastností, vysokou spracovateľnosťou, obrovským potenciálom na zníženie emisií a prvý svojho druhu. Material Design poskytuje prehľad.

Dizajn tímu, ktorý zahŕňa myšlienky obehového hospodárstva, je prísľubom výroby nových zliatin titánu z priemyselného odpadu a materiálov nízkej kvality, uviedli vedci.

Okrem toho je kyslíkové skrehnutie hlavnou metalurgickou výzvou nielen pre titán, ale aj pre ďalšie dôležité kovy, ako je zirkónium, niób, molybdén a ich zliatiny. Nový výskum môže poskytnúť šablónu na zmiernenie týchto problémov s krehkosťou kyslíka prostredníctvom 3D tlače a mikroštrukturálneho dizajnu.