3D Baskılı Titanyum Alaşımı 1.726 MPa Çekme Dayanımına Sahiptir ve %7,5 Oranında Eşit Şekilde Esneyebilmektedir - Haberler

60 milimetre uzunluğundatitanyum alaşımıçekme testi numunesi - dövülmemiş, ancak katman katman lazerle basılmıştır. Test sonuçları, 1.501 MPa'lık bir akma mukavemeti, 1.726 MPa'lık bir gerilme mukavemeti ve %7,5'lik bir tekdüze uzama gösterdi. Buna karşılık, havacılık uygulamalarında yaygın olarak kullanılan ve aynı işlem kullanılarak basılan bir titanyum alaşımı olan Ti-6Al-4V, bu gerilme mukavemetinin yalnızca yüzde 60'ına ulaştı. Bu bulgular, Hong Kong Şehir Üniversitesi'nden Jian Lu liderliğindeki ekip tarafından *Nature Materials* dergisinde yayınlandı.

Nanometaller çok güçlüdür ancak büyük bileşenlere dönüştürülemezler. Malzeme biliminde köklü bir prensip vardır: tane boyutu ne kadar ince olursa metal o kadar sert olur. Bununla birlikte, nanoyapılar önceden yalnızca kaplama veya ciddi deformasyon gibi işlemlerle üretilebiliyordu; bu da ince filmler veya küçük örneklerle sonuçlanıyordu; bu da uçak parçalarını destekleyecek kadar güçlü değildi. 3D baskısı doğal olarak hızlı soğutmayı içerir: eriyik havuzu saniyede 100.000 ila 10 milyon santigrat derece hızla soğur ve bu da onu nanoyapıları büyük metal bloklar halinde "dondurmak" için ideal bir "fırın" haline getirir. Sorun şu ki, element oranları ve lazer parametrelerinin onbinlerce olası kombinasyonu var; bunları tek tek test etmek sonsuzluk kadar zaman alacak.

Dahası, krom bir miktar ikilem ortaya koyuyor: Titanyumun yüksek sıcaklıktaki fazlarını stabilize edebilse ve kolayca bulunabilen bir güçlendirme maddesi olarak hizmet etse de, geleneksel döküm süreçlerinde ayrılma ve topaklanma eğilimi gösterir, bu nedenle şimdiye kadar hiç kimse titanyum. 3D baskısında külçe döküm sürecini atlayarak bu engeli etkili bir şekilde aşarak kullanımı konusunda tam olarak uzmanlaşamadı.

Ekibin yaklaşımı iki adımdan oluşuyordu. İlk olarak, 118 farklı Ti-Al-Cr oranı, güç seviyesi ve tarama hızı kombinasyonuna sahip küçük test numuneleri üretmek için bir lazer tozu yatağı kullandılar. Bunlar daha sonra temiz bir veri seti oluşturmak için standartlaştırılmış çekme testine tabi tutuldu. Daha sonra, bu veri seti üzerinde bir XGBoost modeli eğittiler: Güç için tahmin hatası 50 megapaskaldan azdı ve tahmin edilen değerlerin çoğu, ölçülen değerlerin ±%5'i dahilindeydi. Daha sonra modele, 38.052 sanal kombinasyonun ilk %5'lik kısmını sıralaması talimatı verildi ve yalnızca bu küçük alt küme doğrulandı; en uygun formülasyon olan Ti-7.5Al-3.3Cr bu şekilde tanımlandı. Model aynı zamanda katkıda bulunan temel faktörü de uygun bir şekilde belirledi: Krom içeriği, mukavemet üzerinde en büyük etkiye sahip değişkendi.

Basılı mikro yapı bir dizi matryoshka bebeğini andırıyor: Alaşımın %99,1'i martensittir ve lamelleri yaklaşık 75 nanometre kalınlığındadır; bu lamellerin içinde kalınlığı 10 nanometreden daha az olan "yığılmış nanobantlar" bulunur; kristaller, yaklaşık 6 nanometrelik bir ara katman periyodunda değişen üç istifleme modeliyle (AB, BC ve CA) mille feuille benzeri bir yapı oluşturur. Bu milföy yapısı hızlı soğutmanın "imzasıdır".
Ekip alaşımı 1000 dereceye kadar yeniden ısıttı ve farklı soğutma yöntemlerini karşılaştırdı: fırında soğutma, havayla soğutma ve suyla söndürmenin tümü orijinal yapıyı geri getirmede başarısız oldu. Yalnızca saniyede 100.000 dereceyi aşan soğutma hızına sahip baskı yöntemi, katmanlı yapıyı orijinal haliyle dondurabildi. Deformasyon sırasında, kaymadan sorumlu metallerdeki doğrusal kusurlar olan dislokasyonlar, nanoşeritlerle karşılaştıklarında 10 nanometreden daha kısa parçalara bölünerek ilerlemelerini neredeyse imkansız hale getirir. Moleküler dinamik simülasyonları ayrıntıları yakaladı: İstifleme arayüzünü geçmek için dislokasyonların önce iki yarıya bölünmesi gerekir; bu da ek enerji gerektiren bir süreçtir. Sonuç olarak, malzeme hem serttir hem de sürekli sertleşme kapasitesine sahiptir: en yüksek çalışma sertleşmesi oranı 6,5 gigapaskal'a ulaşır ve %7,5 gerinime kadar gerildiğinde bile kırılmadan ve boyun eğmeden kalır.

Daha esnek mi? Krom içeriğinin 3,3'ten 5'e arttırılması, uzamayı %12,4'e ve mukavemeti 1.555 MPa'ya yükseltir; bunu 7,5'e çıkarmak, %15,9'luk bir uzama ve 1.449 MPa'lık bir mukavemet sağlar; ayarlanabilir bir mukavemet-süneklik dengesi. Belirli bir kuvvete (gram başına 380 MPa·cm³) dönüştürüldüğünde, baskılı çelikten, alüminyum alaşımlarından, nikel alaşımlarından ve yüksek entropili alaşımlardan daha iyi performans gösterir.

Polished Titanium Alloy Small Block Gr2 Gr5 best 3D Print Titanium Alloy Small Block Gr2 Gr5 wholesale