Kürzlich hat ein internationales Forschungsteam, darunter das Royal Melbourne Institute of Technology und die University of Sydney in Australien, Legierungen und 3D-Druckverfahren kombiniert, um eine neue Titanlegierung zu schaffen, die fest und unter Spannung nicht spröde ist.
Die neue Titanlegierung besteht aus einer Mischung zweier Titankristalle, der sogenannten -Titan-Phase und -Titan-Phase, die jeweils einer bestimmten Atomanordnung entsprechen. Sauerstoff und Eisen sind die beiden stärksten Stabilisatoren und Verstärker der Titan-Phase und der Titan-Phase, die reichlich vorhanden und kostengünstig sind.
Die Forscher fanden heraus, dass es zwei Probleme bei der Entwicklung zäher Titanoxid-Eisenlegierungen durch traditionelle Herstellungsverfahren gibt. Erstens macht Sauerstoff Titan spröde; Der andere Grund besteht darin, dass die Zugabe von Eisen schwerwiegende metallurgische Mängel verursachen und große Titanstücke bilden kann.
Das Team nutzte lasergesteuerte Energieabscheidung, um Legierungen aus Metallpulvern zu drucken, ein Verfahren, das sich für die Herstellung großer und komplexer Teile eignet. Das Team kombinierte Legierungsdesignkonzepte mit 3D-Druckprozessdesign, um eine Reihe starker, duktiler und einfach zu druckender Legierungen zu identifizieren.
Der entscheidende Antriebsfaktor dieses Materials ist die einzigartige Verteilung von Sauerstoff- und Eisenatomen innerhalb und zwischen der -Titan-Phase und der -Titan-Phase. Die Forscher entwarfen einen nanoskaligen Sauerstoffgradienten in der Titanphase mit einem starken Segment mit hohem Sauerstoffgehalt und einem duktilen Segment mit niedrigem Sauerstoffgehalt, der die Kontrolle über lokale Atombindungen ermöglicht und die Möglichkeit einer möglichen Versprödung verringert.
Die Forscher sagten, das Team habe die Idee der Kreislaufwirtschaft in das Design integriert und damit Hoffnung auf die Herstellung neuer Titanlegierungen unter Verwendung von Industrieabfällen und minderwertigen Materialien geweckt. Darüber hinaus ist die Sauerstoffversprödung nicht nur für Titan, sondern auch für Zirkonium, Niob, Molybdän und deren Legierungen eine große Herausforderung. Die neue Forschung könnte eine Vorlage liefern, um das Problem der Sauerstoffversprödung durch 3D-Druck und Mikrostrukturdesign zu lindern.
