Científics xinesos desenvolupen un aliatge de titani imprès en 3D resistent a la fatiga

Des de l'Acadèmia de Ciències de la Xina es va informar que recentment, l'equip de l'Institut de Metalls de l'Acadèmia Xinesa de Ciències de Zhang Zhefeng va preparar un material d'aliatge de titani imprès en 3D amb una alta resistència a la fatiga, els resultats de la investigació es van publicar el 29 de febrer a la revista "Nature" (Nature ).
La impressió 3D, també coneguda com a fabricació additiva, per la seva capacitat única de forma lliure per satisfer en gran mesura les necessitats d'equips i components de gamma alta per a una alta integració, multifunció, lleugera i integrada, es considera una tecnologia disruptiva en el camp de la manufactura, en l'aeroespacial i altres camps per obtenir una gran atenció i aplicació inicial. No obstant això, en comparació amb les tecnologies de fabricació tradicionals, el rendiment a la fatiga dels materials impresos en 3D sota càrrega cíclica és generalment pobre, cosa que restringeix seriosament la seva àmplia aplicació com a peces estructurals de càrrega.
Per primera vegada, els investigadors han proposat explícitament que, idealment, el propi teixit d'aliatge de titani (anomenat teixit Net-AM) preparat directament per la tecnologia d'impressió 3D hauria de tenir propietats de fatiga naturalment molt elevades, mentre que els defectes com la porositat generats durant el procés d'impressió emmascaren el avantatges resistents a la fatiga del seu propi teixit, donant lloc a una reducció significativa de les propietats de fatiga dels materials impresos en 3D mesurats reals. Tanmateix, el procés actual d'eliminació de la porositat sovint s'acompanya d'un engrossiment dels teixits, mentre que el tractament dels teixits refinats pot provocar la recurrència de la porositat i fins i tot desencadenar nous factors desfavorables com l'enriquiment de la fase - en els límits del gra, que es pot descriure com un dilema.
Per primera vegada en aliatges de Ti-6Al{-4V, els investigadors han descobert que la migració del límit del gra i el creixement de la porositat dels teixits d'estat impresos en 3D a altes temperatures presenten propietats asíncrones amb el procés de transició de fase. Això implica que existeix una valuosa finestra de procés de tractament tèrmic tant per al refinament del teixit de llistons com per a la supressió eficaç de l'enriquiment de la fase del límit del gra i la recurrència de la porositat. Amb aquesta finalitat, els investigadors van explotar intel·ligentment aquesta finestra de procés i van inventar un nou procés de modulació de defecte gradual i d'organització i, finalment, van preparar un Ti-6Al{-4V gairebé lliure de porositat gairebé Net-AM organitzat. aliatge. La seva resistència a la fatiga tracció-tracció es va millorar de 475 MPa en estat prístina a 978 MPa, un augment del 106%.
En comparació, s'ha trobat que aquest aliatge de Ti-6Al{-4V organitzat prop de Net-AM no només té la resistència a la fatiga de tracció i tracció més alta entre tots els materials d'aliatge de titani, sinó que també té la més alta resistència específica. resistència a la fatiga (resistència a la fatiga dividida per la densitat) entre les dades de fatiga dels materials informats fins ara.
Aquest assoliment actualitza la comprensió prèvia inherent de la gent del rendiment de baixa fatiga dels materials impresos en 3D, revela els avantatges únics de la tecnologia d'impressió 3D en la fabricació resistent a la fatiga i demostra les àmplies perspectives d'aplicació dels materials impresos en 3D com a peces estructurals de càrrega en aeroespacial i altres camps importants.