Pred kratkim je mednarodna raziskovalna skupina, vključno s Kraljevim inštitutom za tehnologijo v Melbournu in Univerzo v Sydneyju v Avstraliji, združila zlitine in postopke 3D-tiskanja, da bi ustvarila novo titanovo zlitino, ki je močna in ni krhka pod napetostjo.
Nova titanova zlitina je sestavljena iz mešanice dveh titanovih kristalov, imenovanih -titanova faza in -titanova faza, od katerih vsaka ustreza določeni atomski razporeditvi. Kisik in železo sta najmočnejša stabilizatorja in ojačevalca -titanove faze in -titanove faze, ki ju je veliko in je poceni.
Raziskovalci so ugotovili, da obstajata dve težavi pri razvoju trdnih železovih zlitin titanovega oksida s tradicionalnimi proizvodnimi postopki. Eno je, da kisik naredi titan krhek; drugo je, da lahko dodajanje železa povzroči resne metalurške napake in tvori velike kose titana.
Ekipa je uporabila lasersko usmerjeno nanašanje energije za tiskanje zlitin iz kovinskega prahu, postopek, primeren za izdelavo velikih in kompleksnih delov. Ekipa je združila koncepte oblikovanja zlitin z zasnovo procesa 3D tiskanja, da bi prepoznala vrsto močnih, duktilnih zlitin, ki jih je enostavno tiskati.
Ključni gonilni dejavnik tega materiala je edinstvena porazdelitev atomov kisika in železa znotraj in med fazo -titana in fazo -titana. Raziskovalci so zasnovali nanometrski kisikov gradient v titanovi fazi z močnim segmentom z visoko vsebnostjo kisika in duktilnim segmentom z nizko vsebnostjo kisika, ki omogoča nadzor nad lokalnimi atomskimi vezmi in zmanjšuje možnost morebitne krhkosti.
Raziskovalci so povedali, da je ekipa vključila idejo o krožnem gospodarstvu v zasnovo, s čimer je ustvarila upanje za proizvodnjo novih titanovih zlitin z uporabo industrijskih odpadkov in materialov nizke kakovosti. Poleg tega je kisikova krhkost pomemben izziv ne le za titan, temveč tudi za cirkonij, niobij, molibden in njihove zlitine. Nova raziskava lahko zagotovi predlogo za ublažitev problema kisikove krhkosti s 3D-tiskanjem in oblikovanjem mikrostrukture.
