Neue Titanlegierung mit 3D -Drucktechnologie erstellt

Ein internationales Forschungsteam, einschließlich Mitgliedern der Australiens RMIT University und der University of Sydney, hat Legierungstechniken und 3D -Drucktechniken kombiniert, um eine neue Art von Titanlegierung zu schaffen. Diese Legierung zeigt Kraft unter Zugstress, ohne spröde zu werden. Dieser Durchbruch in der neuesten Ausgabe von "Nature" bietet Hoffnung für die Entwicklung einer neuen Klasse nachhaltigerer Hochleistungs-Titan-Legierungen für Anwendungen in Luft- und Raumfahrt-, Biomedizin-, Chemieingenieur-, Raum- und Energietechnologien.

Die neue Titanlegierung besteht aus einer Mischung aus zwei Arten von Titankristallen, die als α-Phase und β-Phase bezeichnet werden und jeweils einer spezifischen Atomanordnung entsprechen. Sauerstoff und Eisen sind die beiden stärksten Stabilisatoren und Stärken für die Phase der α-Titaniumphase bzw. der β-Titanium-Phase. Diese Elemente sind reichlich vorhanden und kostengünstig.

Forscher identifizierten jedoch zwei Herausforderungen, die die Entwicklung von zäher α-β-Titan-Eisen-Legierungen durch traditionelle Herstellungsprozesse behindern:

1. Sauerstoff kann Titan spröde machen.
2. Das Hinzufügen von Eisen kann zu schweren metallurgischen Defekten führen und große β-Titan-Stücke bilden.

Das Team verwendete lasergesteuerte Energieablagerung, um seine Legierung aus Metallpulver, einer 3D-Drucktechnik zu drucken, die zur Erstellung großer, komplexer Teile geeignet ist. Durch die Integration von Alloy -Designkonzepten in das Design des 3D -Druckprozesses identifizierten sie eine Reihe von Legierungen, die stark, duktil und leicht zu drucken sind.

Der kritische Faktor, der diesen Erfolg antreibt, ist die einzigartige Verteilung von Sauerstoff- und Eisenatomen innerhalb und zwischen α-Titan- und β-Titan-Phasen. Die Forscher entwarfen einen nanoskaligen Sauerstoffgradienten in der α-Titan-Phase mit einem Hochlogensegment für Festigkeit und einem Segment mit niedrigem Sauerstoff für die Duktilität. Dies kontrollierte die lokalen Atombindungen und verringerte das Potenzial für Sprödigkeit.

Das Team stellte fest, dass die Leistung dieser neuen Legierungen mit kommerziellen Legierungen vergleichbar ist.

Professor Simon Ringer, stellvertretender Vizekanzler an der Universität von Sydney, erklärte, dass diese Forschung ein neues Titanium-Legierungssystem mit breiten und einstellbaren mechanischen Eigenschaften, hoher Herstellbarkeit und erheblicher Emissionsreduktionspotential einführt und Einblicke für die Gestaltung ähnlicher Systemmaterialien bietet.

Die Forscher betonten, dass ihr Design die Prinzipien der kreisförmigen Wirtschaft beinhaltet und das Potenzial für die Verwendung von industriellen Abfällen und minderwertigen Materialien zur Herstellung neuer Titanlegierungen schafft.

Darüber hinaus ist Sauerstoffverspräche nicht nur eine bedeutende metallurgische Herausforderung für Titan, sondern auch für andere wichtige Metalle wie Zirkonium, Niob, Molybdän und ihre Legierungen. Diese neue Forschung kann eine Vorlage zur Linderung dieser Sauerstoffverspräche durch 3D -Druck- und Mikrostrukturdesign bieten.

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