Čínští vědci vyvíjejí vysoce únavovou 3D tištěnou titanovou slitinu

Z Čínské akademie věd bylo informováno, že nedávno tým Čínské akademie věd institutu kovů Zhang Zhefeng připravil 3D tištěný materiál z titanové slitiny s vysokou odolností proti únavě, výsledky výzkumu byly zveřejněny 29. února v časopise „Nature“ (Nature ).
3D tisk, také známý jako aditivní výroba, je díky své jedinečné schopnosti volného tvaru, aby výrazně vyhovoval potřebám špičkových zařízení a komponentů pro vysoce integrované, multifunkční, lehké, integrované, považovány za převratnou technologii v oblasti ve výrobě, v letectví a dalších oborech, aby získal velkou pozornost a počáteční aplikaci. Ve srovnání s tradičními výrobními technologiemi je však únavový výkon 3D tištěných materiálů při cyklickém zatížení obecně špatný, což vážně omezuje jejich široké použití jako konstrukčních nosných dílů.
Vědci poprvé výslovně navrhli, že v ideálním případě by samotná tkáň z titanové slitiny (nazývaná Net-AM tkáň) přímo připravená technologií 3D tisku měla mít přirozeně ultra-vysoké únavové vlastnosti, zatímco defekty, jako je pórovitost vznikající během procesu tisku, maskují únavové výhody vlastní tkáně, vedoucí k výraznému snížení únavových vlastností skutečně měřených 3D tištěných materiálů. Současný proces odstraňování pórovitosti je však často doprovázen hrubnutím tkáně, zatímco ošetření zušlechtěných tkání může způsobit opakování pórovitosti a dokonce spustit nové nepříznivé faktory, jako je obohacení -fáze na hranicích zrn, které lze popsat jako dilema.
Poprvé u slitin Ti-6Al-4V vědci zjistili, že migrace hranic zrn a růst pórovitosti 3D tištěných tkání při vysokých teplotách vykazují asynchronní vlastnosti s procesem fázového přechodu. To znamená, že existuje cenné okno procesu tepelného zpracování jak pro zjemnění pletiva lamel, tak pro účinné potlačení obohacení fáze na hranicích zrn a opětovného výskytu pórovitosti. Za tímto účelem výzkumníci chytře využili tohoto procesního okna a vynalezli nový proces postupné modulace defektů a organizace a nakonec připravili téměř bez poréznosti organizovaný Ti-6Al-4V v blízkosti Net-AM slitina. Jeho pevnost v tahu a tahu byla zvýšena ze 475 MPa v původním stavu na 978 MPa, což představuje nárůst o 106 %.
Pro srovnání bylo zjištěno, že tato slitina Ti-6Al-4V v blízkosti Net-AM má nejen nejvyšší únavovou pevnost v tahu a tahu ze všech materiálů slitiny titanu, ale má také nejvyšší specifickou únavová pevnost (únavová pevnost dělená hustotou) mezi dosud uváděnými údaji o únavě materiálů.
Tento úspěch aktualizuje dřívější přirozené chápání lidí s nízkou únavovou výkonností 3D tištěných materiálů, odhaluje jedinečné výhody technologie 3D tisku ve výrobě odolné proti únavě a demonstruje široké možnosti uplatnění 3D tištěných materiálů jako konstrukčních nosných dílů v letectví a kosmonautice. další důležité obory.