A közelmúltban egy nemzetközi kutatócsoport, köztük a Royal Melbourne Institute of Technology és az ausztrál Sydney Egyetem ötvözetek és 3D nyomtatási eljárásokat ötvözve egy új titánötvözetet hozott létre, amely erős és nem törékeny a feszültség hatására.
Az új titánötvözet két titánkristály keverékéből áll, amelyeket -titán fázisnak és -titán fázisnak neveznek, amelyek mindegyike egy adott atomelrendezésnek felel meg. Az oxigén és a vas a -titán fázis és -titán fázis két legerősebb stabilizátora és erősítője, amelyek bőségesek és olcsók.
A kutatók azt találták, hogy két probléma van a szívós – titán-oxid vasötvözetek hagyományos gyártási eljárásokkal történő kifejlesztésével. Az egyik az, hogy az oxigén törékennyé teszi a titánt; a másik, hogy a vas hozzáadása súlyos kohászati hibákat okozhat, és nagy titándarabokat képezhet.
A csapat lézeres energialeválasztást alkalmazott fémporokból készült ötvözetek nyomtatására, amely eljárás alkalmas nagy és összetett alkatrészek gyártására. A csapat az ötvözettervezési koncepciókat a 3D nyomtatási folyamattervezéssel ötvözte, hogy azonosítsa az erős, képlékeny és könnyen nyomtatható ötvözetek sorozatát.
Ennek az anyagnak a kulcsfontosságú hajtóereje az oxigén- és vasatomok egyedülálló eloszlása a -titán fázison belül és a -titán fázis között. A kutatók nanoméretű oxigén gradienst terveztek a -titán fázisban egy erős, magas oxigéntartalmú szegmenssel és egy képlékeny, alacsony oxigéntartalmú szegmenssel, amely lehetővé teszi a helyi atomi kötések szabályozását és csökkenti a potenciális ridegedés lehetőségét.
A kutatók elmondták, hogy a csapat beépítette a körkörös gazdaság ötletét a tervezésbe, reményt teremtve új titánötvözetek előállításához ipari hulladék és alacsony minőségű anyagok felhasználásával. Ezen túlmenően, az oxigén ridegség nem csak a titán, hanem a cirkónium, nióbium, molibdén és ötvözeteik számára is fontos kihívás. Az új kutatás sablonként szolgálhat az oxigénriadás problémájának enyhítésére 3D nyomtatás és mikrostruktúra-tervezés révén.
