Nyligen kombinerade ett internationellt forskarlag inklusive Royal Melbourne Institute of Technology och University of Sydney i Australien legeringar och 3D-utskriftsprocesser för att skapa en ny titanlegering som är stark och inte spröd under spänning.
Den nya titanlegeringen består av en blandning av två titankristaller, kallade -titaniumfas och -titaniumfas, som var och en motsvarar ett specifikt atomarrangemang. Syre och järn är de två mest kraftfulla stabilisatorerna och förstärkarna av -titanfasen och -titanfasen, som är rikliga och billiga.
Forskarna fann att det finns två problem med att utveckla sega - titanoxidjärnlegeringar genom traditionella tillverkningsprocesser. En är att syre gör titan skört; den andra är att tillsats av järn kan orsaka allvarliga metallurgiska defekter och bilda stora bitar av titan.
Teamet använde laserriktad energideposition för att skriva ut legeringar från metallpulver, en process som är lämplig för tillverkning av stora och komplexa delar. Teamet kombinerade legeringsdesignkoncept med 3D-utskriftsprocessdesign för att identifiera en serie starka, sega och lätta att skriva ut legeringar.
Den viktigaste drivkraften för detta material är den unika fördelningen av syre- och järnatomer inom och mellan -titanfasen och -titanfasen. Forskarna designade en syregradient i nanoskala i -titanfasen med ett starkt segment med hög syrehalt och ett segt segment med låg syrehalt, vilket möjliggör kontroll över lokala atombindningar och minskar risken för potentiell försprödning.
Forskarna sa att laget införlivade idén om cirkulär ekonomi i designen, vilket skapade hopp för produktion av nya titanlegeringar med hjälp av industriavfall och lågvärdiga material. Dessutom är syreförsprödning en viktig utmaning inte bara för titan, utan också för zirkonium, niob, molybden och deras legeringar. Den nya forskningen kan ge en mall för att lindra problemet med syreförsprödning genom 3D-utskrift och mikrostrukturdesign.
