Ingenieurs van Monash University hebben een nieuwe 3D-afdrukbare titaniumlegering ontwikkeld die dankzij de unieke microstructuur supersterk is. Het is niet alleen sterker dan de meeste andere vormen van titanium, het heeft de hoogste specifieke sterkte van alle 3D-geprinte metalen.
Titaniumlegeringen worden in de industrie gewaardeerd vanwege hun sterkte en relatief lage gewicht, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in vliegtuigen en andere voertuigen. Maar er is altijd ruimte voor verbetering, en de nieuw ontwikkelde legering van Monash University-onderzoekers heeft niet alleen een hogere sterkte, maar omdat het 3D-geprint is, is het gemakkelijker om in elke gewenste vorm te vormen.
Het team begon met een gemeenschappelijke 3D-printtechniek, waarbij een laser werd gebruikt om een bed van metaalpoeder te smelten en het laag voor laag te smelten tot een vaste stof. In dit geval is het poedervormige metaal de gebruikelijke beta-titaniumlegering. Vervolgens wordt het materiaal met warmte behandeld bij temperaturen tussen 480 en 520 graden (896 en 968 graden F), waardoor een microstructuur ontstaat die de legering zijn ongelooflijke sterkte geeft.
De behandeling zorgt ervoor dat titaniumdeeltjes samenzakken in de vorm van nanokorrels, die samensmelten tot "nanotwin" -structuren, elk met een gemeenschappelijke kant. Dit is de eerste titaniumlegering die deze structuur vertoont, waardoor deze veel sterker is dan de gebruikelijke titaniumlegeringen.
In tests toonde het team aan dat de nieuwe titaniumlegering een rek en treksterkte heeft van meer dan 1600 MPa. Ter referentie: de hoogste sterkte van de meeste commerciële titaniumlegeringen is ongeveer 1000 MPa. Dit is ook de hoogste specifieke sterkte van alle andere 3D-geprinte metaallegeringen, aldus het team.
Professor Huang Aijun, de hoofdonderzoeker van de studie, zei: "Onze bevindingen bieden een volledig nieuwe benadering van precipitatieversterking van commerciële legeringen die kunnen worden gebruikt om echte onderdelen met complexe vormen te produceren voor dragende toepassingen. Tot nu toe is deze toepassing niet aanwezig in een titaniumlegering. 3D-printen in combinatie met een eenvoudige warmtebehandeling betekent ook aanzienlijk lagere proceskosten in vergelijking met andere materialen van vergelijkbare sterkte."
Met het voortdurende onderzoek van wetenschappelijk en technisch personeel zullen 3D-printtechnologie en 3D-printmaterialen continu worden verbeterd en verbeterd, wat de voorwaarden biedt voor de snelle ontwikkeling van 3D-printen.