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3D打印技术生产新型钛合金


宋婷婷(音译)博士,印技马倩(音译)特聘教授(从左到右)和团队用激光3D打印机制作的术生钛合金。图片来源:皇家墨尔本理工大学。产新

科技日报记者 张佳欣。型钛

国际研究团队,合金包括澳大利亚皇家墨尔本理工大学和悉尼大学,印技将合金与3D打印技术相结合,术生创造了一种坚固而不脆的产新新型钛合金。发表在最新一期《自然》杂志上的型钛突破,为航空航天、合金生物医学、印技化学工程、术生空间和能源技术中应用的产新新一种更可持续的高性能钛合金的开发带来了希望。

新钛合金由两种钛晶体的型钛混合物组成,称为α-钛相和β-钛相,合金每个钛晶体对应于特定的原子排列。氧气和铁是α-钛相和β-钛相的两种最强大的稳定剂和强化剂,它们丰富而便宜。

但研究人员发现,有两个挑战阻碍了传统制造技术的坚韧发展α-β钛氧铁合金。一个挑战是氧气会使钛变脆;另一个挑战是加铁可能会导致严重的冶金缺陷,形成大量的冶金缺陷β钛。

该团队使用激光定向沉积从金属粉末中打印合金,这是一种适用于制造大型复杂零件的3D打印工艺。将合金设计理念与3D打印工艺设计相结合,确定了一系列坚固、延展性好、易打印的合金。

关键的驱动因素是氧和铁原子α-钛相和β-钛相内部和两者之间的独特分布。研究人员在α-钛相设计了纳米级氧梯度,具有强高氧段和延展性低氧段,可控制局部原子键,降低潜在脆化的可能性。

该团队表示,这些新合金的诱人性能可与商业合金媲美。

悉尼大学副校长西蒙·林格教授表示,该研究提供了一种机械性能广泛可调、制造性高、减排潜力巨大的新型钛合金系统,也为类似系统的材料设计提供了见解。

研究人员表示,该团队将循环经济理念融入到设计中,为利用工业废物和低品位材料生产新的钛合金创造了希望。

此外,氧脆化不仅是钛,也是锆、铌、钼及其合金等其他重要金属的主要冶金挑战。通过3D打印和微结构设计,新的研究可以提供一个模板来缓解这些脆化问题。

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