Китайски учени разработват високоустойчива на умора 3D отпечатана титанова сплав

От Китайската академия на науките бяха информирани, че наскоро екипът на Института по метали на Китайската академия на науките Zhang Zhefeng е подготвил 3D отпечатан материал от титаниева сплав с висока устойчивост на умора, резултатите от изследването са публикувани на 29 февруари в списание "Nature" (Nature ).
3D печатът, известен също като адитивно производство, поради уникалната си способност в свободна форма да задоволи до голяма степен нуждите на оборудване и компоненти от висок клас за силно интегрирани, многофункционални, леки, интегрирани, се счита за разрушителна технология в областта на производство, в космическата индустрия и други области, за да получите голямо внимание и първоначално приложение. Въпреки това, в сравнение с традиционните производствени технологии, характеристиките на умора на 3D отпечатаните материали при циклично натоварване като цяло са лоши, което сериозно ограничава широкото им приложение като структурни носещи части.
За първи път изследователите изрично предложиха, че в идеалния случай самата тъкан от титаниева сплав (наречена Net-AM тъкан), директно подготвена чрез технологията за 3D печат, трябва да има естествени ултрависоки свойства на умора, докато дефекти като порьозност, генерирана по време на процеса на печат, маскират устойчиви на умора предимства на собствената си тъкан, което води до значително намаляване на свойствата на умора на действително измерените 3D отпечатани материали. Въпреки това, настоящият процес на елиминиране на порьозността често е придружен от загрубяване на тъканите, докато третирането на рафинирани тъкани може да доведе до повторна поява на порьозност и дори да предизвика нови неблагоприятни фактори като обогатяване на -фаза по границите на зърната, което може да се опише като дилема.
За първи път в Ti-6Al-4V сплави изследователите откриха, че миграцията на границите на зърната и нарастването на порьозността на 3D отпечатани тъкани при високи температури показват асинхронни свойства с процеса на фазов преход. Това означава, че съществува ценен прозорец на процеса на топлинна обработка както за усъвършенстване на тъканта на решетка, така и за ефективно потискане на обогатяването на фазата на границата на зърното и повтарянето на порьозността. За тази цел изследователите умело използваха този прозорец на процеса и изобретиха нов процес на поетапна модулация на дефекти и организация и накрая подготвиха почти без порьозност почти Net-AM организиран Ti-6Al-4V сплав. Неговата якост на умора на опън-опън беше повишена от 475 MPa в първоначално състояние до 978 MPa, увеличение от 106%.
За сравнение е установено, че тази почти Net-AM организирана Ti-6Al-4V сплав не само има най-високата якост на умора на опън сред всички материали от титанови сплави, но също така има най-високата специфична якост на умора (якост на умора, разделена на плътност) сред данните за умора на материалите, докладвани досега.
Това постижение актуализира предишното присъщо разбиране на хората за ниското ниво на умора на 3D отпечатаните материали, разкрива уникалните предимства на технологията за 3D принтиране в устойчивото на умора производство и демонстрира широките перспективи за приложение на 3D отпечатаните материали като структурни носещи части в космическото и космонавтиката. други важни полета.