Oamenii de știință chinezi dezvoltă un aliaj de titan imprimat 3D, rezistent la oboseală

De la Academia Chineză de Științe a fost informat că, recent, Academia Chineză de Științe Institutul de Metale Zhang Zhefeng echipa a pregătit un material din aliaj de titan imprimat 3D cu rezistență ridicată la oboseală, rezultatele cercetării au fost publicate pe 29 februarie în jurnalul „Nature” (Nature) ).
Imprimarea 3D, cunoscută și sub denumirea de fabricație aditivă, datorită capacității sale unice de formă liberă de a satisface în mare măsură nevoile echipamentelor și componentelor de ultimă generație pentru integrare înalt, multifuncțională, ușoară, integrată, este considerată o tehnologie disruptivă în domeniul producție, în domeniul aerospațial și în alte domenii pentru a obține o mare atenție și aplicare inițială. Cu toate acestea, în comparație cu tehnologiile tradiționale de fabricație, performanța la oboseală a materialelor imprimate 3D sub încărcare ciclică este în general slabă, ceea ce limitează serios aplicarea lor largă ca piese structurale portante.
Pentru prima dată, cercetătorii au propus în mod explicit că, în mod ideal, țesutul din aliaj de titan în sine (numit țesut Net-AM) preparat direct prin tehnologia de imprimare 3D ar trebui să aibă proprietăți de oboseală în mod natural extrem de ridicate, în timp ce defecte precum porozitatea generate în timpul procesului de imprimare maschează avantaje rezistente la oboseală ale propriului țesut, conducând la o reducere semnificativă a proprietăților la oboseală ale materialelor imprimate 3D măsurate efectiv. Cu toate acestea, procesul actual de eliminare a porozității este adesea însoțit de îngroșarea țesuturilor, în timp ce tratamentul țesuturilor rafinate poate provoca reapariția porozității și chiar poate declanșa noi factori nefavorabili, cum ar fi îmbogățirea fazei - la limitele granulelor, care pot fi descrise ca o dilema.
Pentru prima dată în aliajele Ti-6Al{-4V, cercetătorii au descoperit că migrarea granițelor și creșterea porozității țesuturilor de stare imprimate 3D la temperaturi ridicate prezintă proprietăți asincrone cu procesul de tranziție de fază. Acest lucru implică faptul că există o fereastră valoroasă a procesului de tratare termică atât pentru rafinarea țesutului șipcilor, cât și pentru suprimarea eficientă a îmbogățirii fazei limită de cereale și a recurenței porozității. În acest scop, cercetătorii au exploatat în mod inteligent această fereastră de proces și au inventat un nou proces de modulare a defectelor treptate și a organizației și, în cele din urmă, au pregătit un Ti-6Al-4V aproape fără porozitate, aproape de Net-AM. aliaj. Rezistența la oboseală la tracțiune-întindere a fost îmbunătățită de la 475 MPa în stare curată la 978 MPa, o creștere de 106%.
Prin comparație, se constată că acest aliaj Ti-6Al{-4V organizat aproape de Net-AM nu numai că are cea mai mare rezistență la tracțiune-întindere la oboseală dintre toate materialele din aliaj de titan, dar are și cea mai mare specificitate. rezistența la oboseală (rezistența la oboseală împărțită la densitate) între datele de oboseală ale materialelor raportate până acum.
Această realizare actualizează înțelegerea anterioară a oamenilor cu privire la performanța redusă la oboseală a materialelor imprimate 3D, dezvăluie avantajele unice ale tehnologiei de imprimare 3D în fabricarea rezistentă la oboseală și demonstrează perspectivele largi de aplicare a materialelor imprimate 3D ca piese structurale portante în industria aerospațială și alte domenii importante.