Ķīniešu zinātnieki izstrādā augstas noguruma izturīgu 3D drukātu titāna sakausējumu

No Ķīnas Zinātņu akadēmijas tika informēts, ka nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas Metālu institūta Zhang Zhefeng komanda sagatavoja 3D drukātu titāna sakausējuma materiālu ar augstu noguruma izturību, pētījuma rezultāti tika publicēti 29. februārī žurnālā "Nature" (Nature ).
3D drukāšana, kas pazīstama arī kā piedevu ražošana, jo tās unikālā brīvas formas spēja lielā mērā apmierināt augstākās klases aprīkojuma un komponentu vajadzības pēc ļoti integrēta, daudzfunkcionāla, viegla, integrēta, tiek uzskatīta par graujošu tehnoloģiju ražošanā, aviācijā un citās jomās, lai pievērstu lielu uzmanību un sākotnējo pielietojumu. Tomēr, salīdzinot ar tradicionālajām ražošanas tehnoloģijām, 3D drukāto materiālu noguruma veiktspēja cikliskās slodzes apstākļos parasti ir slikta, kas nopietni ierobežo to plašo pielietojumu kā konstrukcijas nesošās daļas.
Pirmo reizi pētnieki ir skaidri ierosinājuši, ka ideālā gadījumā pašiem titāna sakausējuma audiem (sauktiem par Net-AM audiem), kas tieši sagatavoti ar 3D drukāšanas tehnoloģiju, vajadzētu būt dabiski īpaši augstām noguruma īpašībām, savukārt tādi defekti kā porainība, kas rodas drukāšanas procesā, maskē drukāšanas procesu. savu audu noguruma izturīgās priekšrocības, kas ievērojami samazina faktisko izmērīto 3D drukāto materiālu noguruma īpašības. Tomēr pašreizējo porainības likvidēšanas procesu bieži pavada audu rupjība, savukārt attīrītu audu apstrāde var izraisīt porainības atkārtošanos un pat izraisīt jaunus nelabvēlīgus faktorus, piemēram, -fāzes bagātināšanu pie graudu robežām, ko var raksturot kā dilemma.
Pirmo reizi Ti-6Al-4V sakausējumos pētnieki atklāja, ka 3D drukāto audu graudu robežu migrācijai un porainības pieaugumam augstā temperatūrā ir asinhronas īpašības ar fāzes pārejas procesu. Tas nozīmē, ka pastāv vērtīgs termiskās apstrādes procesa logs gan līstes audu precizēšanai, gan efektīvai graudu robežas fāzes bagātināšanas un porainības atkārtošanās nomākšanai. Šim nolūkam pētnieki gudri izmantoja šo procesa logu un izgudroja jaunu pakāpeniskas defektu un organizācijas modulācijas procesu, un visbeidzot sagatavoja gandrīz bez porainības gandrīz Net-AM organizētu Ti-6Al-4V. sakausējums. Tā stiepes un stiepes noguruma izturība tika palielināta no 475 MPa neskartā stāvoklī līdz 978 MPa, kas ir pieaugums par 106%.
Salīdzinājumam ir konstatēts, ka šim gandrīz Net-AM organizētajam Ti-6Al-4V sakausējumam ir ne tikai augstākā stiepes un stiepes noguruma izturība starp visiem titāna sakausējuma materiāliem, bet arī visaugstākā specifiskā noguruma izturība (noguruma izturība dalīta ar blīvumu) starp līdz šim ziņotajiem materiālu noguruma datiem.
Šis sasniegums atjaunina cilvēku iepriekšējo raksturīgo izpratni par 3D drukāto materiālu zemo noguruma veiktspēju, atklāj 3D drukas tehnoloģijas unikālās priekšrocības noguruma izturīgā ražošanā un parāda 3D drukāto materiālu plašās pielietošanas iespējas kā strukturālām nesošām daļām aviācijas un kosmosa jomā. citas svarīgas jomas.