Saintis China Membangunkan Aloi Titanium Bercetak 3D Tahan Keletihan Tinggi

Daripada Akademi Sains China dimaklumkan bahawa baru-baru ini, pasukan Institut Logam Akademi Sains China Zhang Zhefeng menyediakan bahan aloi titanium bercetak 3D dengan rintangan keletihan yang tinggi, hasil penyelidikan telah diterbitkan pada 29 Februari dalam jurnal "Nature" (Nature). ).
Percetakan 3D, juga dikenali sebagai pembuatan aditif, kerana keupayaan bentuk bebasnya yang unik untuk memenuhi keperluan peralatan dan komponen mewah yang sangat bersepadu, pelbagai fungsi, ringan, bersepadu, dianggap sebagai teknologi yang mengganggu dalam bidang pembuatan, dalam aeroangkasa dan bidang lain untuk mendapatkan perhatian yang besar dan aplikasi awal. Walau bagaimanapun, berbanding dengan teknologi pembuatan tradisional, prestasi keletihan bahan bercetak 3D di bawah pemuatan kitaran secara amnya adalah lemah, yang secara serius mengehadkan penggunaan luasnya sebagai bahagian galas beban struktur.
Buat pertama kalinya, penyelidik secara eksplisit mencadangkan bahawa idealnya tisu aloi titanium itu sendiri (dipanggil tisu Net-AM) yang disediakan secara langsung oleh teknologi percetakan 3D seharusnya mempunyai sifat keletihan ultra tinggi secara semula jadi, manakala kecacatan seperti keliangan yang dihasilkan semasa proses pencetakan menutupi kelebihan tahan keletihan tisunya sendiri, membawa kepada pengurangan ketara dalam sifat keletihan bahan bercetak 3D yang diukur sebenar. Walau bagaimanapun, proses penghapusan keliangan semasa sering disertai dengan kekasaran tisu, manakala rawatan tisu halus boleh membawa keliangan berulang dan malah mencetuskan faktor baru yang tidak menguntungkan seperti pengayaan fasa pada sempadan butiran, yang boleh digambarkan sebagai dilema.
Buat pertama kali dalam aloi Ti-6Al-4V, penyelidik telah mendapati bahawa penghijrahan sempadan butiran dan pertumbuhan keliangan tisu keadaan cetakan 3D pada suhu tinggi mempamerkan sifat tak segerak dengan proses peralihan fasa. Ini menunjukkan bahawa wujud tetingkap proses rawatan haba yang berharga untuk kedua-dua penghalusan tisu slat dan penindasan berkesan terhadap pengayaan fasa sempadan bijian dan pengulangan keliangan. Untuk tujuan ini, penyelidik dengan bijak mengeksploitasi tetingkap proses ini dan mencipta proses baharu kecacatan berperingkat dan modulasi organisasi, dan akhirnya menyediakan Ti-6Al-4V terurus hampir bebas keliangan hampir Net-AM. aloi. Kekuatan lesu tegangan-tegangannya telah dipertingkatkan daripada 475 MPa dalam keadaan murni kepada 978 MPa, peningkatan sebanyak 106%.
Sebagai perbandingan, didapati bahawa aloi Ti-6Al-4V terurus near-Net-AM ini bukan sahaja mempunyai kekuatan kelesuan tegangan-tegangan tertinggi di antara semua bahan aloi titanium, tetapi juga mempunyai kekhususan tertinggi. kekuatan keletihan (kekuatan keletihan dibahagikan dengan ketumpatan) antara data keletihan bahan yang dilaporkan setakat ini.
Pencapaian ini mengemas kini pemahaman sedia ada orang sebelum ini tentang prestasi lesu rendah bahan bercetak 3D, mendedahkan kelebihan unik teknologi percetakan 3D dalam pembuatan tahan lesu, dan menunjukkan prospek aplikasi luas bahan bercetak 3D sebagai bahagian galas beban struktur dalam aeroangkasa dan bidang penting lain.