Čínski vedci vyvinuli 3D tlačenú titánovú zliatinu s vysokou odolnosťou voči únave

Z Čínskej akadémie vied bolo informované, že nedávno tím Čínskej akadémie vied Inštitútu kovov Zhang Zhefeng pripravil 3D tlačený materiál z titánovej zliatiny s vysokou odolnosťou proti únave, výsledky výskumu boli publikované 29. februára v časopise „Nature“ (Nature ).
3D tlač, tiež známa ako aditívna výroba, sa vďaka svojej jedinečnej voľnej schopnosti výrazne uspokojiť potreby špičkových zariadení a komponentov pre vysoko integrované, multifunkčné, ľahké, integrované, považuje za prevratnú technológiu v oblasti vo výrobe, v leteckom a kozmickom priemysle a v iných oblastiach, aby získali veľkú pozornosť a počiatočnú aplikáciu. V porovnaní s tradičnými výrobnými technológiami je však únavový výkon 3D tlačených materiálov pri cyklickom zaťažení vo všeobecnosti slabý, čo vážne obmedzuje ich široké uplatnenie ako konštrukčných nosných dielov.
Po prvýkrát výskumníci výslovne navrhli, že v ideálnom prípade by samotné tkanivo z titánovej zliatiny (nazývané tkanivo Net-AM) priamo pripravené technológiou 3D tlače malo mať prirodzene ultravysoké únavové vlastnosti, zatiaľ čo defekty, ako je pórovitosť vznikajúca počas procesu tlače, maskujú únavové prednosti vlastného tkaniva, vedúce k výraznému zníženiu únavových vlastností skutočne meraných 3D tlačených materiálov. Súčasný proces odstraňovania pórovitosti je však často sprevádzaný hrubnutím tkaniva, zatiaľ čo ošetrenie zušľachtených tkanív môže spôsobiť opätovný výskyt pórovitosti a dokonca spustiť nové nepriaznivé faktory, ako je obohatenie -fázy na hraniciach zŕn, ktoré možno opísať ako dilema.
Po prvýkrát v zliatinách Ti-6Al-4V výskumníci zistili, že migrácia hraníc zŕn a rast pórovitosti tkanív v 3D tlačenom stave pri vysokých teplotách vykazujú asynchrónne vlastnosti s procesom fázového prechodu. To znamená, že existuje hodnotné okno procesu tepelného spracovania na zjemnenie tkaniva doštičiek a účinné potlačenie obohatenia fázy na hranici zŕn a opätovného výskytu pórovitosti. Na tento účel výskumníci šikovne využili toto procesné okno a vynašli nový proces postupnej modulácie defektov a organizácie a nakoniec pripravili takmer bezpórovitú organizáciu Ti-6Al-4V v blízkosti siete AM. zliatina. Jeho pevnosť v ťahu a ťahu sa zvýšila zo 475 MPa v pôvodnom stave na 978 MPa, čo predstavuje nárast o 106 %.
Pri porovnaní sa zistilo, že táto takmer Net-AM organizovaná zliatina Ti-6Al-4V má nielen najvyššiu únavovú pevnosť v ťahu a ťahu spomedzi všetkých materiálov zliatiny titánu, ale má aj najvyššiu špecifickú únavová sila (únavová sila delená hustotou) medzi doteraz uvádzanými údajmi o únave materiálov.
Tento úspech aktualizuje predchádzajúce inherentné chápanie ľudí o nízkej únavovej výkonnosti 3D tlačených materiálov, odhaľuje jedinečné výhody technológie 3D tlače vo výrobe odolnej voči únave a demonštruje široké možnosti použitia 3D tlačených materiálov ako konštrukčných nosných dielov v leteckom a kozmickom priemysle. iné dôležité oblasti.