Nylig kombinerte et internasjonalt forskerteam, inkludert Royal Melbourne Institute of Technology og University of Sydney i Australia, legeringer og 3D-utskriftsprosesser for å lage en ny titanlegering som er sterk og ikke sprø under spenning.
Den nye titanlegeringen består av en blanding av to titankrystaller, kalt -titanfase og -titaniumfase, som hver tilsvarer et spesifikt atomarrangement. Oksygen og jern er de to kraftigste stabilisatorene og forsterkerne av -titanfase og -titanfase, som er rikelig og billig.
Forskerne fant at det er to problemer med å utvikle tøffe - titanoksid-jernlegeringer gjennom tradisjonelle produksjonsprosesser. Den ene er at oksygen gjør titan sprøtt; den andre er at tilsetning av jern kan forårsake alvorlige metallurgiske defekter og danne store biter av titan.
Teamet brukte laserrettet energiavsetning for å skrive ut legeringer fra metallpulver, en prosess som er egnet for produksjon av store og komplekse deler. Teamet kombinerte legeringsdesignkonsepter med 3D-utskriftsprosessdesign for å identifisere en serie sterke, duktile og enkle å skrive ut legeringer.
Den viktigste drivende faktoren til dette materialet er den unike fordelingen av oksygen- og jernatomer i og mellom -titanfasen og -titanfasen. Forskerne designet en oksygengradient på nanoskala i -titanfasen med et sterkt høyoksygensegment og et duktilt lavoksygensegment, som muliggjør kontroll over lokale atombindinger og reduserer muligheten for potensiell sprøhet.
Forskerne sa at teamet inkorporerte ideen om sirkulær økonomi i designet, og skapte håp for produksjon av nye titanlegeringer ved bruk av industrielt avfall og lavkvalitetsmaterialer. I tillegg er oksygensprøhet en viktig utfordring ikke bare for titan, men også for zirkonium, niob, molybden og deres legeringer. Den nye forskningen kan gi en mal for å lindre problemet med oksygensprøhet gjennom 3D-utskrift og mikrostrukturdesign.
