Äskettäin kansainvälinen tutkimusryhmä, johon kuuluu Royal Melbourne Institute of Technology ja Sydneyn yliopisto Australiassa, yhdisti metalliseoksia ja 3D-tulostusprosesseja luodakseen uuden titaaniseoksen, joka on vahva eikä hauras jännityksen alaisena.
Uusi titaaniseos koostuu kahden titaanikiteen seoksesta, joita kutsutaan -titaanifaasiksi ja -titaanifaasiksi, joista kumpikin vastaa tiettyä atomijärjestelyä. Happi ja rauta ovat kaksi tehokkainta stabilisaattoria ja -titaanifaasin ja -titaanifaasin vahvistajaa, joita on runsaasti ja halpoja.
Tutkijat havaitsivat, että sitkeiden titaanioksidirautaseosten kehittämisessä on kaksi ongelmaa perinteisten valmistusprosessien kautta. Yksi on se, että happi tekee titaanista hauras; toinen on, että raudan lisääminen voi aiheuttaa vakavia metallurgisia vikoja ja muodostaa suuria titaanipaloja.
Ryhmä käytti lasersuunnattua energiapinnoitusta metallijauheiden metalliseosten tulostamiseen, mikä soveltuu suurten ja monimutkaisten osien valmistukseen. Tiimi yhdisti metalliseossuunnittelukonseptit 3D-tulostusprosessisuunnitteluun tunnistaakseen sarjan vahvoja, sitkeitä ja helposti tulostettavia metalliseoksia.
Tämän materiaalin avaintekijä on happi- ja rautaatomien ainutlaatuinen jakautuminen -titaanifaasin ja -titaanifaasin sisällä ja välillä. Tutkijat suunnittelivat nanomittakaavan happigradientin -titaanifaasiin, jossa on vahva runsashappisegmentti ja sitkeä, vähän happipitoinen segmentti, mikä mahdollistaa paikallisten atomisidosten hallinnan ja vähentää mahdollisen haurastumisen mahdollisuutta.
Tutkijat sanoivat, että tiimi sisällytti kiertotalouden ajatuksen suunnitteluun, mikä loi toivoa uusien titaaniseosten valmistukseen teollisuusjätteistä ja huonolaatuisista materiaaleista. Lisäksi happihaurastuminen on tärkeä haaste paitsi titaanille, myös zirkoniumille, niobiumille, molybdeenille ja niiden seoksille. Uusi tutkimus voi tarjota mallin happihaurastumisen ongelman lievittämiseen 3D-tulostuksen ja mikrorakennesuunnittelun avulla.
