Recent, o echipă internațională de cercetare, inclusiv Institutul Regal de Tehnologie din Melbourne și Universitatea din Sydney din Australia, a combinat aliaje și procese de imprimare 3D pentru a crea un nou aliaj de titan care este puternic și nu fragil sub tensiune.
Noul aliaj de titan constă dintr-un amestec de două cristale de titan, numite -faza de titan și -faza de titan, fiecare dintre acestea corespunzând unui aranjament atomic specific. Oxigenul și fierul sunt cei mai puternici doi stabilizatori și întăritori ai fazei -titan și fazei -titan, care sunt abundente și ieftine.
Cercetătorii au descoperit că există două probleme în dezvoltarea unor aliaje dure - oxid de titan prin procesele tradiționale de fabricație. Una este că oxigenul face ca titanul să fie fragil; celălalt este că adăugarea de fier poate cauza defecte metalurgice grave și poate forma bucăți mari de titan.
Echipa a folosit depunerea de energie direcționată cu laser pentru a imprima aliaje din pulberi metalice, un proces potrivit pentru fabricarea pieselor mari și complexe. Echipa a combinat conceptele de design ale aliajelor cu designul procesului de imprimare 3D pentru a identifica o serie de aliaje puternice, ductile și ușor de imprimat.
Factorul cheie de conducere al acestui material este distribuția unică a atomilor de oxigen și fier în și între faza de titan și faza de titan. Cercetătorii au proiectat un gradient de oxigen la scară nanometrică în faza de titan cu un segment puternic de oxigen ridicat și un segment ductil cu oxigen scăzut, care permite controlul legăturilor atomice locale și reduce posibilitatea de fragilizare potențială.
Cercetătorii au spus că echipa a încorporat ideea economiei circulare în design, creând speranță pentru producția de noi aliaje de titan folosind deșeuri industriale și materiale de calitate scăzută. În plus, fragilizarea prin oxigen este o provocare importantă nu numai pentru titan, ci și pentru zirconiu, niobiu, molibden și aliajele acestora. Noua cercetare poate oferi un șablon pentru a atenua problema fragilizării oxigenului prin imprimarea 3D și proiectarea microstructurii.
