سبيكة التيتانيوم الجديدة التي تم إنشاؤها مع تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

قام فريق بحث دولي ، بما في ذلك أعضاء من جامعة RMIT في أستراليا وجامعة سيدني ، بدمج تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء نوع جديد من سبيكة التيتانيوم. هذه السبائك تظهر قوة تحت إجهاد الشد دون أن تصبح هشة. تم نشره في العدد الأخير من "Nature" ، ويوفر هذا الاختراق الأمل في تطوير فئة جديدة من سبائك التيتانيوم عالية الأداء أكثر استدامة للتطبيقات في الطيران والهندسة الكيميائية والمواد الكيميائية والفضاء والطاقة.

تتكون سبيكة التيتانيوم الجديدة من مزيج من نوعين من بلورات التيتانيوم ، والمعروفة باسم الطور ألفا و β-phase ، كل منهما يتوافق مع ترتيب ذري محدد. الأكسجين والحديد هما أقوى مثبتات وتقوية لمرحلة α-titanium و β-titanium ، على التوالي. هذه العناصر وفيرة وغير مكلفة.

ومع ذلك ، حدد الباحثون تحديين يعيقان تطوير سبائك α-β-titanium-are من خلال عمليات التصنيع التقليدية:

1. الأكسجين يمكن أن يجعل التيتانيوم هش.
2. قد تؤدي إضافة الحديد إلى عيوب معدنية شديدة ، وتشكل أجزاء كبيرة من التيتانيوم.

استخدم الفريق ترسب الطاقة الموجهة بالليزر لطباعة سبيكة من مسحوق المعادن ، وهي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد مناسبة لإنشاء أجزاء كبيرة ومعقدة. من خلال دمج مفاهيم تصميم السبائك مع تصميم عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، حددوا سلسلة من السبائك القوية ، الدكتايل ، وسهلة الطباعة.

العامل الحاسم الذي يقود هذا النجاح هو التوزيع الفريد لذرات الأكسجين والحديد داخل وبين مراحل ألفا تيتانيوم و β-titanium. صمم الباحثون تدرج الأكسجين النانوي في مرحلة ألفا تيتانيوم ، ويتميز بقطاع عالي الأكسجين للقوة وجزء منخفض الأكسجين من أجل ليونة. هذا يسيطر على الروابط الذرية المحلية وقلل من احتمال الهشاشة.

أشار الفريق إلى أن أداء هذه السبائك الجديدة مماثلة للسبائك التجارية.

صرح البروفيسور سيمون رينجر ، نائب نائب المستشار بجامعة سيدني ، أن هذا البحث يقدم نظامًا جديدًا لسبائك التيتانيوم مع خصائص ميكانيكية واسعة وقابلة للتعديل ، وارتفاع التصنيع ، وإمكانية الحد من الانبعاثات ، ويوفر رؤى لتصميم مواد نظام مماثلة.

أكد الباحثون على أن تصميمهم يتضمن مبادئ الاقتصاد الدائري ، مما يخلق إمكانية استخدام النفايات الصناعية والمواد المنخفضة الدرجة لإنتاج سبائك التيتانيوم جديدة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمثل احتضان الأكسجين تحديًا معادنًا كبيرًا ليس فقط للتيتانيوم ولكن أيضًا للمعادن المهمة الأخرى مثل الزركونيوم والنيوبيوم والموليبدينوم وسبائكهم. قد يقدم هذا البحث الجديد قالبًا للتخفيف من مشكلات احتضان الأكسجين هذه من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد وتصميم البنية المجهرية.

يوفر Yesino شريط التيتانيوم ، ورقة التيتانيوم ، سلك التيتانيوم ، لوحة التيتانيوم ، تدد التيتانيوم ، أنبوب التيتانيوم ، وغيرها من منتجات التيتانيوم.