Nedávno medzinárodný výskumný tím vrátane Royal Melbourne Institute of Technology a University of Sydney v Austrálii skombinoval zliatiny a procesy 3D tlače, aby vytvoril novú zliatinu titánu, ktorá je pevná a nie je krehká pod napätím.
Nová zliatina titánu pozostáva zo zmesi dvoch titánových kryštálov, nazývaných -titánová fáza a -titánová fáza, z ktorých každý zodpovedá špecifickému usporiadaniu atómov. Kyslík a železo sú dva najsilnejšie stabilizátory a spevňovače - titánovej fázy a - titánovej fázy, ktoré sú bohaté a lacné.
Vedci zistili, že pri vývoji húževnatých zliatin železa s oxidom titánu prostredníctvom tradičných výrobných procesov existujú dva problémy. Jedným z nich je, že kyslík robí titán krehkým; druhým je, že pridanie železa môže spôsobiť vážne metalurgické defekty a vytvoriť veľké kusy titánu.
Tím použil laserom riadené nanášanie energie na tlač zliatin z kovových práškov, čo je proces vhodný na výrobu veľkých a zložitých dielov. Tím skombinoval koncepcie dizajnu zliatin s návrhom procesu 3D tlače, aby identifikoval sériu silných, tvárnych a ľahko vytlačiteľných zliatin.
Kľúčovým hnacím faktorom tohto materiálu je jedinečná distribúcia atómov kyslíka a železa v titánovej fáze a medzi titánovou fázou a medzi nimi. Výskumníci navrhli nanometrový gradient kyslíka v titánovej fáze so silným segmentom s vysokým obsahom kyslíka a ťažným segmentom s nízkym obsahom kyslíka, ktorý umožňuje kontrolu nad lokálnymi atómovými väzbami a znižuje možnosť potenciálneho skrehnutia.
Vedci uviedli, že tím začlenil do dizajnu myšlienku obehovej ekonomiky, čím vytvoril nádej na výrobu nových zliatin titánu s použitím priemyselného odpadu a materiálov nízkej kvality. Okrem toho je kyslíková krehkosť dôležitou výzvou nielen pre titán, ale aj pre zirkónium, niób, molybdén a ich zliatiny. Nový výskum môže poskytnúť šablónu na zmiernenie problému kyslíkového krehnutia prostredníctvom 3D tlače a dizajnu mikroštruktúr.
