В CityU разработали новый вид титанового сплава с помощью 3D-печати

Исследователи из Городского университета Гонконга (CityU) разработали сверхпрочный, вязкий и сверхлегкий сплав на основе титана с использованием 3D-печати.

Считается, что отсутствие однородности в компонентах сплавов нежелательно, поскольку это приводит к ухудшению свойств, например, к хрупкости. Однако в ряде случаев определенная степень неоднородности может привести к образованию уникальных и неоднородных микроструктур, которые улучшают свойства сплава. Именно это предположение и стало основой работы группы ученых, которые попытались воплотить его в реальность с помощью аддитивного производства.

"Уникальные особенности аддитивного производства дают нам большую свободу в проектировании микроструктур, - пояснил д-р Чжан, который является одним из авторов исследования. - В частности, мы разработали метод частичной гомогенизации для получения сплавов с градиентами концентрации микрометрового масштаба с помощью 3D-печати, что недостижимо никакими традиционными методами производства материалов".

Предложенный учеными метод включает в себя плавление и смешивание двух различных порошков сплавов и порошка нержавеющей стали с помощью лазерного луча. Контролируя такие параметры, как мощность лазера и скорость его сканирования в процессе 3D-печати, команда успешно создала неоднородный состав элементов в новом сплаве контролируемым образом.

В итоге им удалось получить сплав с плотностью всего 4,5 грамма на кубический сантиметр, что примерно на 40% меньше по сравнению с нержавеющей сталью, которая обычно имеет плотность 7,9 грамма на кубический сантиметр. В ходе экспериментов новый титановый сплав с микроструктурой, напоминающей лаву, продемонстрировал высокую прочность на разрыв около 1300 МПА при равномерном удлинении около 9%, а также продемонстрировал способность к деформационному упрочнению более 300 МПа.