Međunarodni tim kreira novu leguru titanijuma sa tehnologijom 3D štampanja Međunarodni tim kreira novu leguru titanijuma sa tehnologijom 3D štampanja

Međunarodni tim istraživača, uključujući Univerzitet RMIT u Australiji i Univerzitet u Sidneju, kombinovao je legure i procese 3D štampanja kako bi stvorio novu leguru titanijuma koja je jaka, ali nije lomljiva pod napetostima. Ovo otkriće, objavljeno u najnovijem broju časopisa Nature, obećava razvoj nove klase održivijih legura titanijuma visokih performansi za primjenu u svemiru, biomedicini, hemijskom inženjerstvu, svemirskoj i energetskoj tehnologiji.

Nova legura titana sastoji se od mješavine dva kristala titanijuma, koja se nazivaju alfa-titanijumska faza i beta-titanijumska faza, od kojih svaki odgovara specifičnom rasporedu atoma. Kiseonik i gvožđe su dva najmoćnija stabilizatora i učvršćivača za faze -titanijum i -titanijum, a oni su u izobilju i jeftini.

Ali istraživači su otkrili da su dva izazova ometala razvoj čvrstih alfa-beta legura fero-titanijuma kroz konvencionalne procese proizvodnje. Jedan od izazova je da kiseonik može da napravi krtost titanijuma; drugi je da dodavanje gvožđa može dovesti do ozbiljnih metalurških defekata, formirajući titanijum.

Tim je odštampao svoju leguru od metalnog praha koristeći laserski usmereno taloženje energije, proces 3D štampanja pogodan za izradu velikih, složenih delova. Kombinovali su koncept dizajna legure sa dizajnom procesa 3D štampanja i odredili niz legura koje su jake, duktilne i jednostavne za štampanje.

Ključni faktor koji omogućava je jedinstvena distribucija atoma kiseonika i gvožđa unutar i između faza -titanijum i -titanijum. Istraživači su konstruisali nanosni gradijent kiseonika u alfa-titanijumskoj fazi sa robusnim segmentima sa visokim sadržajem kiseonika i duktilnim segmentima sa niskim sadržajem kiseonika, omogućavajući kontrolu nad lokalnim atomskim vezama i smanjujući potencijalno krhkost.

Tim kaže da su privlačna svojstva ovih novih legura uporediva sa komercijalnim legurama.

Profesor Simon Linge, prorektor Univerziteta u Sidneju, rekao je da je studija pružila novi sistem legure titanijuma sa širokim spektrom podesivih mehaničkih svojstava, visokom sposobnošću proizvodnje, ogromnim potencijalom za smanjenje emisije i prvi takve vrste. Materijalni dizajn pruža uvid.

Dizajn tima, koji uključuje ideje cirkularne ekonomije, obećava proizvodnju novih titanijumskih legura od industrijskog otpada i materijala niskog kvaliteta, rekli su istraživači.

Nadalje, krtost kisikom je glavni metalurški izazov ne samo za titan, već i za druge važne metale kao što su cirkonij, niobij, molibden i njihove legure. Novo istraživanje moglo bi pružiti predložak za ublažavanje ovih problema krtosti kiseonikom kroz 3D štampanje i mikrostrukturni dizajn.