Riċerkaturi fl-RMIT u l-Università ta 'Sydney, b'kollaborazzjoni mal-Università Politeknika ta' Ħong Kong u d-diviżjoni tal-Intelliġenza tal-Manifattura tal-iżviluppatur Svediż tas-softwer Hexagon, żviluppaw b'suċċess materjal ġdid ta 'liga tat-titanju. Din il-kisba tar-riċerka tiftaħ possibbiltajiet ġodda għall-applikazzjoni ta 'ligi tat-titanju f'oqsma multipli u tipprovdi implikazzjonijiet ta' benefiċċju għar-realizzazzjoni ta 'metodi ta' manifattura aktar sostenibbli.
△Dijagramma skematika tal-mikrostruttura ta 'liga tat-titanju stampata b'depożizzjoni ta' enerġija diretta bil-lejżer 3D
X'tagħmel il-liga ġdida tat-titanju stampata 3D?
Din il-liga tat-titanju hija b'saħħitha, malleabbli, aġġustabbli u sostenibbli. L-ispiża tal-manifattura konvenzjonali ta 'ligi tat-titanju hija għolja, u din ir-riċerka toffri l-potenzjal għal ligi tat-titanju ġodda ta' prestazzjoni għolja b'applikazzjonijiet fl-ajruspazju, bijomediċina, inġinerija kimika, spazju u enerġija, fost oqsma oħra.
It-tim ta 'riċerka uża taħlita ta' liga u disinn ta 'proċess ta' stampar 3D biex jistampa 3D din il-liga ġdida tat-titanju minn trab tal-metall bl-użu tat-teknoloġija ta 'depożizzjoni ta' enerġija diretta bil-laser (L-DED). Dan il-proċess ta 'manifattura innovattiv jagħmel il-produzzjoni ta' ligi tat-titanju aktar sostenibbli u affordabbli.
△Tingting Song (xellug) u Ma Qian (lemin)
Ir-riċerkatur ewlieni l-Professur Ma Qian mill-Università RMIT qal li inkorporaw il-kunċett tal-ekonomija ċirkolari fid-disinn. Il-liga l-ġdida tista 'tiġi prodotta bl-użu ta' ruttam u materjali ta 'grad baxx, mingħajr addittivi għaljin bħal vanadju u aluminju, iżda b'ossiġnu u ħadid irħas u abbundanti.
"L-użu mill-ġdid ta 'skart u materjali ta' kwalità baxxa għandu l-potenzjal li jżid il-valur ekonomiku u jnaqqas l-impronta għolja tal-karbonju tal-industrija tat-titanju," spjega l-Professur Qian.
L-awtur ewlieni tal-istudju huwa Tingting Song, student tal-PhD fl-RMIT. Hija qalet li t-tim jinsab fi stadju importanti mill-validazzjoni tal-kunċett il-ġdid tagħhom għar-realizzazzjoni tal-applikazzjonijiet industrijali.
Kanzunetta żiedet: "Għandna raġuni biex inkunu eċċitati li l-istampar 3D joffri mod kompletament differenti kif nagħmlu ligi ġodda b'vantaġġi ċari fuq metodi tradizzjonali. Hemm opportunità potenzjali għall-industrija biex tieħu vantaġġ mill-metodu tagħna." Użu mill-ġdid ta 'sponża tal-ferro-titanju tal-iskart, trab tat-titanju b'ossiġnu għoli riċiklat "off-spec", jew trab tat-titanju magħmul minn titanju skart b'ħafna ossiġnu."
△Il-karta ta 'riċerka ġiet ippubblikata fil-ġurnal "Natura", u t-titlu tar-riċerka huwa "Realizing Strong and Tough Iron Titanium Oxide Alloys Through 3D Printing Manufacturing"
Sfidi fl-iżvilupp ta' ligi ġodda
Il-liga tat-tim tikkonsisti f'żewġ forom ta 'kristalli tat-titanju, taħlita tal-fażi alfa-titanju u l-fażi beta-titanju, magħrufa bħala Ti-6Al-4V. Kull forma tikkorrispondi għal arranġament speċifiku ta 'atomi.
Ti-6Al-4V huwa l-aktar liga tat-titanju komuni, bl-użu ta '6 fil-mija aluminju u 4 fil-mija vanadju f'metodi ta' produzzjoni tradizzjonali, li jammontaw għal aktar minn 50 fil-mija tas-suq tal-liga tat-titanju. L-istudju l-ġdid uża ossiġnu u ħadid minflok aluminju u vanadju. Minbarra li huma faċilment disponibbli u spiża relattivament baxxa, dawn l-elementi huma ż-żewġ stabilizzaturi u ssaħħaħ l-aktar effettivi tal-fażijiet -titanju u -titanju.
Tradizzjonalment, il-ligi tat-titanju li fihom livelli għoljin ta 'titanju u ossiġnu ffaċċjaw sfidi ta' żvilupp u adozzjoni.
Qian ikkummenta: "Sfida waħda hija li l-ossiġnu, deskritt b'mod kolokwali bħala "kryptonite tat-titanju", jikkawża li titanju jsir fraġli; sfida oħra hija li ż-żieda tal-ħadid tista 'twassal għal difetti severi fil-morfoloġija ta' folji kbar ta 'fażi -titanju."
△It-tim rrealizza b'suċċess l-istampar 3D tal-mikrostruttura fil-livell atomiku fuq l-interface tal-fażi tal-liga l-ġdida permezz tat-teknoloġija tad-depożizzjoni tal-enerġija diretta bil-laser (L-DED)
L-użu tat-teknoloġija tal-istampar 3D L-DED jippermetti lir-riċerkaturi jegħlbu l-isfidi b'suċċess
L-istampar 3D L-DED ħafna drabi jintuża biex jinħolqu partijiet kbar u kumplessi, u jippermetti lix-xjenzati jirranġaw il-proprjetajiet mekkaniċi tal-ligi. Huma rnexxielhom joħolqu kristalli tat-titanju nanoskala fil-liga b'kontroll preċiż fuq id-distribuzzjoni tal-ossiġnu u l-atomi tal-ħadid. Dan jagħmel ċerti żoni tal-liga b'saħħithom ħafna, filwaqt li oħrajn huma duttili, u jiżguraw li l-materjal ma jsirx fraġli meta jiġi enfasizzat.
It-tim uża l-modulu DED fis-software Simufact Welding ta 'Hexagon biex jistampa 3D u jittestja serje ta' komponenti bħal dawn. Wara l-ittestjar, ir-riċerkaturi sabu li l-liga tagħhom kienet komparabbli ma 'ligi oħra tat-titanju kummerċjali f'duttilità u saħħa.
Ir-riċerkatur ko-mexxej, il-Professur Simon Ringer mill-Università ta' Sydney spjega: "L-enabler ewlieni huwa d-distribuzzjoni unika tal-ossiġnu u l-atomi tal-ħadid bejn u fi ħdan il-fażijiet alfa-titanju u beta-titanju. Il-gradjent tal-ossiġnu ta 'livell għoli, inkluż għoli qawwi -Reġjuni ta 'ossiġnu u reġjuni duttili b'ossiġnu baxx, jippermettilna nikkontrollaw it-twaħħil atomiku lokali u b'hekk itaffu l-problema tal-fraġilità.
