Ingeniører skaber den højeste specifikke styrke titanlegering ved hjælp af 3D-printteknikker

En verdensførste undersøgelse ledet af Monash University-ingeniører har vist, hvordan banebrydende 3D-printteknikker kan bruges til at producere en ultrastærk kommerciel titanlegering - et betydeligt spring fremad for rumfart, rumfart, forsvar, energi og biomedicinske industrier.

Australske forskere, ledet af professor Aijun Huang og Dr. Yuman Zhu fra Monash University, brugte en 3D-printmetode til at manipulere en ny mikrostruktur. Derved opnåede de en hidtil uset mekanisk ydeevne.

Denne forskning, offentliggjort i Nature Materials , blev udført på kommercielt tilgængelige legeringer og kan anvendes med det samme.

"Titaniumlegeringer kræver kompleks støbning og termomekanisk behandling for at opnå de høje styrker, der kræves til nogle kritiske applikationer. Vi har opdaget, at additiv fremstilling kan udnytte sin unikke fremstillingsproces til at skabe ultrastærke og termisk stabile dele i kommercielle titanlegeringer, som kan implementeres direkte i tjeneste," siger professor Huang.

"Efter en simpel eftervarmebehandling på en kommerciel titanlegering opnås tilstrækkelig forlængelse og trækstyrker over 1.600 MPa, den højeste specifikke styrke blandt alt 3D-printet metal til dato. Dette arbejde baner vejen for at fremstille strukturelle materialer med unikke mikrostrukturer og fremragende egenskaber til brede anvendelser."

I det sidste årti har 3D-print ført til en ny æra inden for metalfremstilling på grund af dens designfrihed, der kan fremstille næsten enhver geometrisk del.

Titaniumlegeringer er i øjeblikket de førende 3D-printede metalkomponenter til rumfartsindustrien. De fleste kommercielt tilgængelige titanlegeringer fremstillet ved 3D-print har dog ikke tilfredsstillende egenskaber til mange strukturelle applikationer, især deres utilstrækkelige styrke ved rum og forhøjede temperaturer under barske driftsforhold.

"Vores resultater tilbyder en helt ny tilgang til nedbørsforstærkning i kommercielle legeringer, som kan bruges til at producere rigtige komponenter med kompleks form til bærende anvendelse. Denne anvendelse er stadig fraværende for nogen titanlegeringer til dato," siger professor Huang.

"3D-printning plus enkel varmebehandling betyder også, at procesomkostningerne er stærkt reduceret sammenlignet med andre materialer med lignende styrke."

Resultaterne i dette arbejde forventes at føre til grundlæggende indsigt i principperne for forstærknings- og dislokationsteknik inden for fysisk metallurgi. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler 3D-printet formhukommelseslegering med overlegen superelasticitet