Quan pensestitani, podríeu pensar en les seves aplicacions generalitzades en implants aeroespacials i mèdics; al cap i a la fi, aquest metall té una relació de resistència-a-pes excepcionalment alta, una excel·lent resistència a la corrosió i una biocompatibilitat, cosa que el converteix en un autèntic "{-de-tots-oficis" al món dels metalls. No obstant això, durant molt de temps, el titani s'ha enfrontat a un "problema feliç": la força absoluta del titani pur és massa baixa per satisfer els requisits d'-alta resistència; mentre que l'aliatge amb elements com Al i V millora la seva resistència, també degrada la seva resistència a la corrosió i biocompatibilitat, i presenta reptes en el reciclatge dels elements d'aliatge i l'esgotament potencial dels recursos.
Recentment, un estudi publicat a *Materials Research Letters* ha ofert noves esperances per resoldre aquest repte. Un equip d'investigació de la Universitat Tècnica de Dinamarca i el Laboratori de Suzhou va fabricar amb èxit una placa de titani pur amb capes heterogènies "-com un sandvitx" mitjançant una combinació innovadora de tecnologia de fabricació additiva de fusió làser en pols (LPBF) i fabricació tradicional. Aquesta placa de titani no només va aconseguir una resistència a la fluència de 439 MPa i una resistència a la tracció de 596 MPa, sinó que també va tenir un allargament uniforme excepcionalment alt del 27%, trencant la comprensió tradicional que els materials de titani no poden tenir simultàniament una gran resistència i ductilitat.
Innovació bàsica: com s'aconsegueix l'estructura "sandwich" mitjançant la tecnologia LPBF? Per entendre l'avanç de rendiment d'aquesta placa de titani, primer cal entendre la seva "estructura especial". L'equip d'investigació va adoptar un enfocament compost de "substrat tradicional + capa fabricada additivament", i els passos específics són un testimoni de l'"enginyeria de precisió":
1. "Selecció acurada" de matèries primeres: Substrat: S'ha seleccionat una placa de titani pur Gr2 de fabricació tradicional, amb un gruix de 2 mm i una estructura interna de grans equiaxials amb un diàmetre mitjà de 22,4 μm: aquesta estructura dóna al substrat una bona ductilitat però poca resistència. Pols d'impressió: també pols de titani pur Gr2, amb una mida de partícula controlada entre 5 ~ 40μm i una mida mitjana de partícula de 25,8μm, preparada per atomització de gas per garantir la uniformitat i la fluïdesa de la pols.
2. L'equip d'investigació que va utilitzar la tècnica LPBF (Laser Powder Bed Fusion) "apilament-per-capa" no va imprimir directament una placa de titani completa. En canvi, van utilitzar un substrat tradicional com a "capa intermèdia", imprimint 25 capes de material de titani a cada costat del substrat mitjançant la tecnologia LPBF (cada capa de 40 μm de gruix, amb un gruix total imprès d'aproximadament 1 mm). Durant el procés d'impressió, la potència del làser es va establir a 280 W, la velocitat d'escaneig a 1200 mm/s i es va utilitzar específicament un "camí del tauler d'escacs esglaonat", amb la direcció d'escaneig girada 67 graus per a cada capa-el control precís d'aquests paràmetres va establir les bases per a la microestructura del gradient posterior. La placa de titani resultant s'assembla a un "sandvitx metàl·lic": un substrat de titani tradicional suau al mig, amb capes dures fabricades additivament a ambdós costats, i sense buits evidents entre el substrat i les capes impreses-perquè durant la impressió de la primera capa, la superfície del substrat es fon amb el làser, evitant completament la formació d'una interfície metal·lúrgica. materials en capes. El miracle de rendiment: el "codi microscòpic" darrere de l'allargament uniforme del 27%. Per què aquesta estructura "entrepà" permet que la placa de titani tingui una gran resistència i una alta ductilitat? La resposta rau en la seva microestructura i mecanisme de deformació.
En conclusió, des del dilema de "la resistència i la ductilitat són mútuament exclusives" fins a l'avenç d'aconseguir "un 27% d'allargament uniforme + 596 resistència a la tracció MPa", aquesta investigació, a través del disseny enginyós d'una estructura "sandwich" i la precisió de la tecnologia LPBF, ha obert una nova finestra per al desenvolupament de materials de titani. Potser en un futur proper, veurem aquest nou material de titani "suau i dur" que s'utilitzarà en equips més-de gamma alta.
Baoji Reliab Metal Materials Co., Ltd
Mòbil: 0086 13092900605
Departament de vendes 1: WhatsApp +8613092900605 (Mr.Gary)
Departament de vendes 2: +8613092913521(Sra. Sophia)
Adreça: No.35 Baoti Rd, districte de Weibin, Baoji, Xina
