Новый титановый сплав имеет самую высокую удельную прочность среди всех 3D-материалов.

Инженеры Университета Монаша разработали новый титановый сплав для 3D-печати с уникальной микроструктурой, которая делает его сверхпрочным. Он не только прочнее большинства других видов титана, но и имеет самое высокое соотношение прочности к весу среди всех когда-либо созданных металлов, напечатанных на 3D-принтере.

Титановые сплавы уже ценятся в промышленности благодаря своей прочности и относительно легкому весу, что делает их идеальными для самолетов и других транспортных средств. Но всегда есть возможности для совершенствования: новый сплав Монаша не только обладает большей прочностью, но и, поскольку он напечатан на 3D-принтере, ему гораздо проще придать любую необходимую форму.

Команда начинает с распространенной техники 3D-печати, при которой слой порошкового металла плавится лазером, слой за слоем превращая его в твердое вещество. В данном случае этот порошкообразный металл представляет собой обычно используемый бета-титановый сплав. Затем материал подвергается термической обработке при температуре от 480 до 520 °C (от 896 до 968 °F), в результате чего образуется микроструктура, придающая сплаву невероятную прочность.

В процессе обработки частицы титана осаждаются вместе в нанозерна, которые сливаются в структуры «нанодвойников», каждая из которых имеет общую сторону. Команда утверждает, что это первый титановый сплав с такой структурой, и это делает его намного прочнее, чем обычно.

В ходе испытаний команда продемонстрировала, что новый титановый сплав имеет прочность как на удлинение, так и на растяжение (растяжение и растяжение соответственно) более 1600 МПа. Для справки: большинство коммерческих титановых сплавов имеют максимальное давление около 1000 МПа. По словам команды, это также самая высокая удельная прочность среди всех металлических сплавов, напечатанных на 3D-принтере.

«Наши результаты предлагают совершенно новый подход к дисперсионному упрочнению коммерческих сплавов, который можно использовать для производства реальных компонентов сложной формы для несущих нагрузок», — сказал профессор Айджун Хуанг, ведущий исследователь исследования. «На сегодняшний день эта область применения до сих пор отсутствует для каких-либо титановых сплавов. 3D-печать плюс простая термообработка также означает, что стоимость процесса значительно снижается по сравнению с другими материалами с аналогичной прочностью».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials.

Источник: Университет Монаша.