Hongkongi kutatók forradalmasíthatják a titánötvözetek tervezését. A drasztikus változások mozgatórugója az additív gyártás.
3D nyomtatással sikeresen létrehoztak egy kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező titánötvözetet. A projekt kiindulási pontját az a modellezési szándék jelentette, hogy bemutassák: az ötvözetek összetevőinél az általánosan elfogadott vélemény alapján, jobb az egységesség, mert az anyag így biztos nem lesz könnyen törékeny – bizonyos szintű változatosság viszont mégis hasznos, mert így az ötvözet adottságait felerősítő, egyedi mikroszerkezetek hozhatók létre.
Erre az elképzelésre alapozva, lézeres porágyas fúzióval rozsdamentes acélon és titánporon dolgozva, sikerült az eddigieknél erősebb és egyben könnyebb ötvözetet alkotniuk.
A fejlesztésről a Science-ben publikáltak tanulmányt, és kiemelték: az additív gyártás előnyeit általában nyomatok tervezésénél hangsúlyozzák, ők viszont nemcsak az anyaghasználatra, hanem jobb minőségű anyagok tervezésére összpontosítanak.
„Az additív gyártás egyedisége nagyobb szabadságot biztosít mikroszerkezetek tervezéséhez. Speciálisan, részleges homogenizáló módszert dolgoztunk ki grádiensek mikrométer-léptékű koncentrációjával rendelkező ötvözetekhez, ami hagyományos anyagmegmunkáló technikákkal nem lehetséges” – írják a tanulmányban.
Lényegében két különböző ötvözetet, titán- (Ti-6AI-4V) és rozsdamentes acélötvözet-port (316L) olvasztottak és kevertek össze. A munkához lézeres porágyas fúziót használtak, és a rozsdamentes elemek mikroszintű koncentrációs modulációkat generáltak a titánötvözetben. Ez az anyag átalakulásához vezetett – nagyobb lett a szakítószilárdsága, egyenletes a nyúlása és kiemelkedő a keményedő képessége.
A kutatók egyes nyomtatási paraméterek szabályozásával érték el az elemek nem egységes összetételét, ami természetesen jól kontrollálható. Az így létrejött ötvözetet sikeresnek tartják – a hagyományos rozsdamentes acélnál nemcsak negyven százalékkal könnyebb, de hihetetlenül erős is.
