Kredit:Monash University
En världsförsta studie ledd av Monash Universitys ingenjörer har visat hur banbrytande 3D-utskriftstekniker kan användas för att producera en ultrastark kommersiell titanlegering – ett betydande steg framåt för flyg-, rymd-, försvars-, energi- och biomedicinska industrier.
Australiska forskare, ledda av professor Aijun Huang och Dr. Yuman Zhu från Monash University, använde en 3D-utskriftsmetod för att manipulera en ny mikrostruktur. Genom att göra det uppnådde de oöverträffad mekanisk prestanda.
Denna forskning, publicerad i Nature Materials , genomfördes på kommersiellt tillgängliga legeringar och kan appliceras omedelbart.
"Titanlegeringar kräver komplex gjutning och termomekanisk bearbetning för att uppnå de höga hållfastheterna som krävs för vissa kritiska applikationer. Vi har upptäckt att additiv tillverkning kan utnyttja sin unika tillverkningsprocess för att skapa ultrastarka och termiskt stabila delar i kommersiella titanlegeringar, som kan implementeras direkt. i tjänst", säger professor Huang.
"Efter en enkel eftervärmebehandling på en kommersiell titanlegering uppnås adekvat töjnings- och draghållfasthet över 1 600 MPa, den högsta specifika hållfastheten bland all 3D-tryckt metall hittills. Detta arbete banar väg för att tillverka strukturella material med unika mikrostrukturer och utmärkta egenskaper för breda tillämpningar."
Under det senaste decenniet har 3D-printing lett en ny era inom metalltillverkning på grund av dess designfrihet som kan tillverka nästan vilken geometrisk del som helst.
Titanlegeringar är för närvarande de ledande 3D-printade metallkomponenterna för flygindustrin. De flesta kommersiellt tillgängliga titanlegeringar som tillverkas genom 3D-utskrift har dock inte tillfredsställande egenskaper för många strukturella tillämpningar, särskilt deras otillräckliga hållfasthet vid rumstemperatur och förhöjda temperaturer under svåra driftsförhållanden.
"Våra resultat erbjuder ett helt nytt tillvägagångssätt för förstärkning av nederbörd i kommersiella legeringar som kan användas för att producera verkliga komponenter med komplex form för bärande tillämpning. Denna tillämpning saknas fortfarande för några titanlegeringar hittills", säger professor Huang.
"3D-utskrift plus enkel värmebehandling innebär också att processkostnaden reduceras avsevärt jämfört med andra material med liknande styrka."
Resultaten i detta arbete förväntas leda till grundläggande insikter i principerna för förstärknings- och dislokationsteknik inom fysikalisk metallurgi. + Utforska vidare
