Hợp kim titan cứng nhất thế giới tạo bằng công nghệ in 3D
Thành tựu mới của khoa học
Các nhà khoa học đạt thêm thành tựu mới khi áp dụng công nghệ in 3D cho hợp kim titan. Tăng gấp đôi độ bền vật liệu, mở rộng tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Thông tin được Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) công bố trên tạp chí Nature ngày 28/2. Nghiên cứu này là kết quả của sự hợp tác giữa Zhang Zhenjun, Zhang Zhefeng và Robert Ritchie. Zhenjun, Zhefeng đến từ Phòng thí nghiệm khoa học vật liệu Thẩm Dương, Viện nghiên cứu vật liệu của CAS. Còn Robert Ritchie đến từ Đại học California, Berkeley. Theo bài báo, ý tưởng nghiên cứu và mẫu vật vật liệu ra đời ở Trung Quốc. Ritchie đã tham gia đánh giá quá trình.
Hành trình tạo ra một loại vật liệu mới
Công nghệ in 3D còn hạn chế trong việc chế tạo các bộ phận yêu cầu độ chịu mỏi cao. Độ bền mỏi hay sức bền mỏi là khả năng của chi tiết máy chống lại sự mỏi như tróc rỗ bánh răng, rạn nứt bề mặt.
Quá trình in 3D kim loại sử dụng laser để làm chảy bột kim loại và xếp lớp thành hình dạng phức tạp trong thời gian ngắn. Đây là phương pháp hoàn hảo để sản xuất nhanh các linh kiện lớn phức tạp. Tuy nhiên, nhiệt lượng cao tạo ra từ chùm laser mạnh thường được sử dụng trong quá trình in dẫn đến hình thành lỗ khí bên trong bộ phận. Ảnh hưởng đến hiệu suất của hợp kim. Những lỗ nhỏ này có thể trở thành điểm tập trung áp lực. Vì vậy dẫn đến rạn nứt sớm và làm giảm thời gian chịu mỏi của vật liệu.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu quyết định sản xuất hợp kim titan không có lỗ. Họ đã phát triển một quy trình sử dụng hợp kim titan – nhôm – vanadium gọi là Ti-6Al-4V. Và đạt được độ chịu mỏi cao nhất trong số các hợp kim titan từng được biết đến. Theo Zhang Zhenjun, quá trình bắt đầu với việc ép nóng đồng nhất để loại bỏ lỗ khí. Sau đó là làm lạnh nhanh trước khi bất kỳ biến đổi nào trong cấu trúc bên trong của hợp kim có thể xảy ra. Quá trình này tạo ra hợp kim không có lỗ khí với độ bền mỏi kéo tăng 106%. Từ mức thông thường là 475 MPa lên 978 MPa, lập kỷ lục thế giới.
Ứng dụng của hợp kim titan cứng nhất thế giới
Zhang Zhenjun cho biết thành tựu này hứa hẹn có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp cần vật liệu nhẹ. Ví dụ như hàng không vũ trụ và phương tiện sử dụng năng lượng mới. Cho đến nay, vật liệu mới được sản xuất chỉ ở quy mô mẫu vật. Có dạng giống một quả tạ tay với phần mỏng nhất là 3 mm, quá nhỏ để được áp dụng trong thực tế. Mặc dù đang ở giai đoạn thử nghiệm, nó có tiềm năng để sản xuất các thiết bị phức tạp.
Theo thông tin từ CAS, nhiều bộ phận trong lĩnh vực hàng không. Bao gồm vòi phun trên tên lửa của NASA, khung đỡ máy bay chiến đấu J-20 và vòi nhiên liệu trên máy bay C919 của Trung Quốc, đã được tạo ra bằng công nghệ in 3D. Với tiềm năng mạnh mẽ trong tương lai, công nghệ mới này sẽ được áp dụng rộng rãi hơn.
3D SHOP | SMART DESIGN LABS
Zalo: 0358736772 (24/7)
SĐT: 024 7300 7070 | 0358736772
Địa chỉ: Tòa nhà MDHI, số 86 Lê Trọng Tấn – Khương Mai – Thanh Xuân – Hà Nội
;
;
;