رفتن به نوشته‌ها

چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم را با نسبت مقاومت به وزن بهینه ایجاد می کند


آلیاژ تیتانیوم

یکی از کلیدهای نوآوری در تولید، تحقیق و توسعه مواد است. در بخش هایی مانند هوافضا، ضروری است که قطعاتی که قرار است ساخته شوند هم سبک و هم بسیار قوی باشند. در واقع، تحقیق در مورد مواد برای تولید افزودنی یک زمینه به سرعت در حال گسترش است. آخرین خبر این است که مهندسان دانشگاه موناش از تکنیک های چاپ سه بعدی برای ایجاد یک آلیاژ تجاری فوق العاده قوی تیتانیوم استفاده کرده اند که امکان کاربرد در تعدادی از صنایع حیاتی را فراهم می کند.

تیتانیوم به دلیل استحکام خود مشهور است و به همین دلیل اغلب برای ساخت قطعات نهایی استفاده می شود. آلیاژهای تیتانیوم، که در آنها تیتانیوم با فلز دیگری مخلوط می‌شود تا ویژگی‌های اضافی از جمله انعطاف‌پذیری، استحکام و چکش‌خواری را فراهم کند، به‌ویژه به دلیل نسبت استحکام به وزن آن‌ها ارزشمند هستند. اما تحقیقات به طور مداوم برای بهبود آنها انجام می شود. در پژوهشی با عنوان ” آلیاژهای تیتانیوم فوق قوی نانو دوتایی از طریق تولید افزودنیتیمی از مهندسان نشان دادند که چگونه توانستند از تولید افزودنی برای ایجاد آلیاژ تیتانیوم با بالاترین استحکام ویژه (نسبت قدرت به وزن) استفاده کنند.

تیتانیوم برای کاربردها در زمینه های مختلف از جمله هوافضا استفاده می شود (اعتبار عکس: لوپوس در ساکسونی، CC BY-SA 4.0 ، از طریق Wikimedia Commons)

استفاده از تولید افزودنی برای تولید آلیاژ تیتانیوم

ایجاد آلیاژهای تیتانیوم یک فرآیند ساده و سرراست نیست. از تعدادی تکنیک های پیچیده، از جمله قالب گیری و عملیات ترمومکانیکی استفاده می کند. و در حالی که این اولین بار نیست که از چاپ سه بعدی نه تنها برای ایجاد قطعات، بلکه خود آلیاژها نیز استفاده می شود، آلیاژهای تجاری موجود که با استفاده از این تکنیک ساخته شده اند، اغلب خواص رضایت بخشی را از خود نشان نمی دهند. محققان به سرپرستی پروفسور Aijun Huang و دکتر Yuam Zhu از دانشگاه موناش، از چاپ سه بعدی برای دستکاری یک ریزساختار جدید استفاده کردند که منجر به عملکرد مکانیکی بی سابقه ای برای آلیاژ شد.

برای انجام این کار، محققان از ساخت افزودنی برای بهره برداری از چرخه حرارتی و انجماد سریع استفاده کردند. به طور خاص، پودرهای آلیاژ β-تیتانیوم (بتا-C، Ti-3.63Al8.03V-6.02Cr-4.03Mo-4.00Zr (وزنی درصد)، یک آلیاژ تیتانیوم تجاری) ذوب شده و با استفاده از همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) ذوب شدند. ) روند. سپس این نمونه ها در دو دمای مختلف تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. سپس آزمایش‌هایی انجام شد که نشان داد آلیاژهای تیتانیوم با استفاده از این روش قوی‌تر می‌شوند، اگرچه محققان معتقدند که می‌توان آن را روی هر آلیاژ تیتانیوم با نتایج مشابه اعمال کرد.

نتایج برای آلیاژ تیتانیوم پرینت سه بعدی

پاسخ مکانیکی کششی آلیاژهای تجاری بتا-C تیتانیوم تولید شده توسط LPBF و عملیات پس از حرارت (عکس: دانشگاه موناش)

پروفسور هوانگ می افزاید: آلیاژهای تیتانیوم برای دستیابی به استحکام بالای مورد نیاز برای کاربردهای حیاتی خاص، نیاز به ریخته گری پیچیده و پردازش حرارتی مکانیکی دارند. ما کشف کردیم که تولید افزودنی می‌تواند از فرآیند تولید منحصربه‌فرد خود برای ایجاد قطعات فوق‌العاده قوی و پایدار از نظر حرارتی در آلیاژهای تیتانیوم تجاری استفاده کند که می‌توانند مستقیماً در خدمت قرار گیرند. پس از یک عملیات ساده پس از حرارت بر روی یک آلیاژ تیتانیوم تجاری، ازدیاد طول و استحکام کششی کافی بیش از 1600 مگاپاسکال به دست می آید که بالاترین استحکام ویژه در بین هر فلز چاپ سه بعدی تا به امروز است. این کار راه را برای ساخت مواد ساختاری با ریزساختارهای منحصر به فرد و خواص عالی برای کاربردهای گسترده هموار می کند.. »

محققان امیدوارند که نتایج این کار منجر به درک بهتر اصول مهندسی تقویت و نابجایی در زمینه متالورژی فیزیکی شود. آنها همچنین خاطرنشان کردند که با استفاده از پرینت سه بعدی با عملیات حرارتی ساده، هزینه این فرآیند در مقایسه با مواد با مقاومت مشابه به میزان قابل توجهی کاهش یافت. می توانید کل مطالعه را دانلود کنید ICI.

نظر شما در مورد این آلیاژ تیتانیوم جدید چیست؟ نظر خود را در نظرات مقاله به اشتراک بگذارید. همه ویدیوهای ما را در کانال ما بیابید یوتیوب یا ما را دنبال کنید فیس بوک یا توییتر !

*خلاصه عکس روی جلد: دانشگاه موناش





منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی