دانشمندان قوی‌ترین آلیاژ تیتانیوم تولید شده را ساختند

دانشمندان دانشگاه موناش با بهره گیری از فناوری چاپ سه بعدی پیشرفته توانستند قوی ترین آلیاژ تیتانیوم تولید شده را بسازند که یک جهش رو به جلو در صنایع هوافضا، دفاع، انرژی و فضایی است.

به گزارش ایسنا به نقل از آی ای، مهندسان دانشگاه موناش استرالیا در نخستین مطالعه جهانی در نوع خود نشان دادند که چگونه چاپ سه‌بعدی (۳D printing) پیشرفته اکنون میتواند آلیاژ تیتانیوم با درجه تجاری بسیار قوی تولید کند. این یک جهش واقعی برای صنایع هوافضا، دفاع، انرژی، فضا و زیست پزشکی است.

محققان به رهبری پروفسور آیجون هوانگ و دکتر یومان ژو هر دو از دانشگاه موناش، یک ریزساختار جدید را از طریق یک روش چاپ ۳بعدی دستکاری کردند و نتیجه این شد که به عملکرد مکانیکی بی سابقه ای دست یافتند.

یکی از مزایای اصلی این مطالعه این است که روی آلیاژهای تجاری موجود انجام شده است و میتوان بلافاصله از آن استفاده کرد. این یک مزیت بسیار مثبت و قابل توجه است.

دکتر هوانگ در بیانیه ای گفت: آلیاژهای تیتانیوم برای دستیابی به استحکام بالا برای برخی کاربردهای حیاتی نیاز به ریخته گری پیچیده و پردازش ترموشیمیایی دارند. ما کشف کرده ایم که تولید با روش مواد افزودنی می تواند از فرآیند تولید منحصر به فرد برای ایجاد قطعات فوق العاده قوی و پایدار از نظر حرارتی در آلیاژهای تیتانیوم تجاری استفاده کند که در نهایت میتواند مستقیماً پیاده سازی شود.

پروفسور هوانگ پس از اعمال یک عملیات ساده پس حرارت بر روی یک آلیاژ تیتانیوم تجاری، به افزایش طول و استحکام کششی کافی بیش از ۱۶۰۰ مگاپاسکالی دست یافت که بالاترین استحکام در بین تمام فلزات چاپ سه بعدی شده تا به امروز است. این مسئله، کار را برای ساخت مواد ساختاری با ریزساختارهای منحصر به فرد و خواص عالی برای کاربردهای گسترده هموار می کند.

طی ۱۰ سال گذشته ، چاپ سه بعدی به دلیل آزادی در طراحی، به عصر جدیدی در ساخت فلزات منجر شده است. یعنی توانایی ساخت تقریباً هر شکل هندسی را میسر می کند. در حال حاضر ، آلیاژهای تیتانیوم پیشروترین فلز چاپ سه بعدی هستند که برای تولید قطعات در صنعت هوافضا استفاده می شوند.

متأسفانه اغلب آلیاژهای تیتانیوم موجود در بازار که توسط چاپ سه بعدی ایجاد می شوند، کاربردهای ساختاری ندارند. این امر به ویژه در مورد استحکام کششی در دمای اتاق و دماهای بالا در محیط های خدماتی خشن صادق است.

خواص اصلی آلیاژ تیتانیوم به تشکیل غیرمعمول نانو رسوبات متراکم، پایدار و دوقلوی داخلی نسبت داده می شود که به ندرت در آلیاژهای تیتانیوم فرآوری شده سنتی دیده می شود و تکنیکی که در این جا برای حل این مشکل استفاده می شود، ساخت افزودنی (AM) است.

ساخت افزودنی یک فناوری توانمند است که در این نوع ایجاد سه بعدی آلیاژهای تیتانیوم، آزادی طراحی را فراهم می کند. تیتانیوم، بطور کلی بسیار قوی تر از آلیاژهای آلومینیوم و سبک تر از فولاد است و باعث می شود انرژی کارآمدتری داشته باشد.

این در حالی است که موارد استفاده و تعداد محصولات تیتانیومی که با روش AM تولید شده اند، در حال حاضر در صنعت در مقایسه با اجزای تیتانیوم معمولی هنوز محدود است. دلیل این امر این است که محصولات AM که امروزه تولید میشوند از نظر ساختاری به اندازه کافی قوی نیستند.

تحقیق انجام شده در دانشگاه موناش اکنون درک اساسی تری از چگالی، تفکیک عناصر و ساختارهای انجماد منحصر به فرد ایجاد کرده است. سپس دریچه ای را به روی خواص نانو رسوبات با چگالی و استحکام کششی بالاتر باز کرد.

اکنون استفاده از این آلیاژ جدید میتواند بلافاصله شروع شود، چیزی که برای یک پروژه مطالعاتی یا تحقیقاتی نادر است. این تکنیک را می توان در بسياري از صنایع از جمله تولید قطعات و سازه های خودرو نیز استفاده کرد.

این مطالعه در مجله Nature Materials منتشر شده است.