3D-ispisana legura titana ima vlačnu čvrstoću od 1726 MPa i može se ravnomjerno rastegnuti za 7,5% - Vijesti

Dug 60-milimetaralegura titanauzorak za ispitivanje rastezanja-nije kovan, nego laserski-ispisan sloj po sloj. Rezultati ispitivanja pokazali su granicu razvlačenja od 1.501 MPa, vlačnu čvrstoću od 1.726 MPa i ravnomjerno istezanje od 7,5%. Nasuprot tome, Ti-6Al-4V-legura titana koja se obično koristi u primjenama u zrakoplovstvu i tiska istim postupkom-postigla je samo oko 60 posto ove vlačne čvrstoće. Ova otkrića je u *Nature Materials* objavio tim predvođen Jian Luom sa Gradskog sveučilišta u Hong Kongu.

Nanometi su vrlo jaki, ali se od njih ne mogu napraviti velike komponente. Postoji-uvriježeno načelo u znanosti o materijalima: što je finija veličina zrna, to je metal tvrđi. Međutim, nanostrukture su se ranije mogle proizvesti samo kroz procese kao što su premazivanje ili teška deformacija, što je rezultiralo tankim filmovima ili malim uzorcima-nedovoljno jakim za držanje dijelova zrakoplova. 3D ispis prirodno uključuje brzo hlađenje: bazen taline hladi se brzinom od 100 000 do 10 milijuna stupnjeva Celzijusa u sekundi, što ga čini idealnom "peći" za "zamrzavanje" nanostruktura u velike metale blokovi. Problem je u tome što postoje deseci tisuća mogućih kombinacija omjera elemenata i laserskih parametara-a testiranje jednog po jednog trajalo bi cijelu vječnost.

Štoviše, krom predstavlja malu dilemu: iako može stabilizirati visoko{0}}temperaturne faze titana i služi kao lako dostupno sredstvo za ojačavanje, sklon je izdvajanju i aglomeraciji u tradicionalnim procesima lijevanja, tako da nitko nikada nije u potpunosti ovladao njegovom upotrebom u titanu. 3D ispis zaobilazi proces lijevanja ingota, učinkovito prevladavajući ovu prepreku.

Timski pristup sastojao se od dva koraka. Prvo su koristili sloj laserskog praha za proizvodnju malih ispitnih uzoraka sa 118 različitih kombinacija omjera Ti-Al-Cr, razina snage i brzina skeniranja. Zatim su podvrgnuti standardiziranom ispitivanju na rastezanje kako bi se sakupio čist skup podataka. Zatim su obučili model XGBoost na ovom skupu podataka: pogreška predviđanja za snagu bila je manja od 50 megapaskala, a većina predviđenih vrijednosti pala je unutar ±5% izmjerenih vrijednosti. Model je tada dobio upute da rangira prvih 5% od 38 052 virtualne kombinacije, a samo je ovaj mali podskup potvrđen-čime je identificirana optimalna formulacija, Ti-7,5Al-3,3Cr. Model je također zgodno identificirao ključni čimbenik koji je pridonio: sadržaj kroma bio je varijabla s najvećim utjecajem na čvrstoću.

Tiskana mikrostruktura podsjeća na set matrjoški: 99,1% legure je martenzit, s lamelama debljine približno 75 nanometara; unutar ovih lamela su "naslagane nanotrake" debljine manje od 10 nanometara-kristali tvore mille-feuille-strukturu sličnu, s tri uzorka slaganja (AB, BC i CA) koji se izmjenjuju u međuslojnom periodu od oko 6 nanometara. Ova mille-feuille struktura je "potpis" brzog hlađenja.
Tim je ponovno zagrijao leguru na 1000 stupnjeva i usporedio različite metode hlađenja: hlađenje peći, hlađenje zrakom i kaljenje vodom nisu uspjeli vratiti izvornu strukturu. Samo je metoda ispisa-s brzinom hlađenja većom od 100 000 stupnjeva u sekundi-mogla zamrznuti slojevitu strukturu u izvornom obliku. Tijekom deformacije, dislokacije-linearni defekti u metalima koji su odgovorni za klizanje-režu se u segmente manje od 10 nanometara kada naiđu na nanotrake, što im čini gotovo nemogućim kretanje naprijed. Simulacije molekularne dinamike uhvatile su detalje: da bi prešle sučelje slaganja, dislokacije se prvo moraju podijeliti na dvije polovice, što je proces koji zahtijeva dodatnu energiju. Kao rezultat toga, materijal je i tvrd i sposoban za dugotrajno stvrdnjavanje: vršna radna-stopa stvrdnjavanja doseže 6,5 gigapaskala, a ostaje neprekinut i bez grla čak i kada se istegne na 7,5% deformacije.

Dugilniji? Povećanje udjela kroma s 3,3 na 5 povećava istezanje na 12,4% i čvrstoću na 1555 MPa; povećanjem na 7,5 dobiva se istezanje od 15,9% i čvrstoća od 1449 MPa-prilagodljiva čvrstoća-kompromis-duktilnosti. Preračunato u specifičnu čvrstoću-380 MPa·cm³ po gramu-nadmašuje učinak-tiskanog čelika, aluminijskih legura, legura nikla i legura visoke entropije.

Polished Titanium Alloy Small Block Gr2 Gr5 best 3D Print Titanium Alloy Small Block Gr2 Gr5 wholesale