Kinesiske videnskabsmænd udvikler højtræthedsbestandig 3D-printet titaniumlegering

Fra det kinesiske videnskabsakademi blev informeret om, at det kinesiske videnskabsakademi Institut for metaller Zhang Zhefeng for nylig forberedte et 3D-printet titanlegeringsmateriale med høj træthedsbestandighed, forskningsresultaterne blev offentliggjort den 29. februar i tidsskriftet "Nature" (Nature ).
3D-print, også kendt som additiv fremstilling, betragtes på grund af dets unikke friformsevne til i høj grad at imødekomme behovene for avanceret udstyr og komponenter til højt integreret, multifunktionelt, letvægts, integreret, som en forstyrrende teknologi inden for fremstilling, i rumfart og andre områder for at få stor opmærksomhed og indledende anvendelse. Sammenlignet med traditionelle fremstillingsteknologier er træthedsydelsen af ​​3D-printede materialer under cyklisk belastning imidlertid generelt dårlig, hvilket alvorligt begrænser deres brede anvendelse som strukturelle lastbærende dele.
For første gang har forskere eksplicit foreslået, at selve titanlegeringsvævet (kaldet Net-AM-væv), der er fremstillet direkte af 3D-printteknologi, ideelt set skulle have naturligt ultrahøje træthedsegenskaber, mens defekter såsom porøsitet genereret under udskrivningsprocessen maskerer træthedsbestandige fordele ved sit eget væv, hvilket fører til en betydelig reduktion i træthedsegenskaberne af de faktisk målte 3D-printede materialer. Den nuværende proces med at eliminere porøsitet er dog ofte ledsaget af vævsforgrovning, mens behandlingen af ​​raffineret væv kan medføre gentagelse af porøsitet og endda udløse nye ugunstige faktorer såsom berigelse af -fase ved korngrænser, som kan beskrives som et dilemma.
For første gang i Ti-6Al-4V-legeringer har forskere fundet ud af, at korngrænsemigrering og porøsitetsvækst i 3D-printede tilstandsvæv ved høje temperaturer udviser asynkrone egenskaber med faseovergangsprocessen. Dette indebærer, at der eksisterer et værdifuldt varmebehandlingsprocesvindue til både forfining af lamelvæv og effektiv undertrykkelse af berigelse i korngrænsefase og gentagelse af porøsitet. Til dette formål udnyttede forskerne på klogt vis dette procesvindue og opfandt en ny proces med trinvis defekt- og organisationsmodulering, og til sidst forberedte de en næsten porøsitetsfri nær-Net-AM organiseret Ti-6Al-4V legering. Dens træk- og trækudmattelsesstyrke blev forbedret fra 475 MPa i uberørt tilstand til 978 MPa, en stigning på 106%.
Til sammenligning har det vist sig, at denne nær-Net-AM organiserede Ti-6Al-4V-legering ikke kun har den højeste træk-træk-udmattelsesstyrke blandt alle titanlegeringsmaterialer, men også har den højeste specifikke træthedsstyrke (udmattelsesstyrke divideret med tæthed) blandt udmattelsesdataene for de hidtil rapporterede materialer.
Denne præstation opdaterer folks tidligere iboende forståelse af 3D-printede materialers lave træthedsydelse, afslører de unikke fordele ved 3D-printteknologi i træthedsbestandig fremstilling og demonstrerer de brede anvendelsesmuligheder for 3D-printede materialer som strukturelle lastbærende dele i rumfart og rumfart. andre vigtige områder.