Produzione additiva di leghe di titanio ad alta resistenza a grana ultrafine : l’aggiunta di rame rafforza il titanio stampato in 3D

Lo studio della RMIT University mostra che l’aggiunta di rame rafforza il titanio stampato in 3D
Potrebbe portare a una nuova gamma di leghe ad alte prestazioni per applicazioni mediche e aerospaziali

Il rame è stato caldo nella stampa 3D di recente e il titanio è stato caldo dall’inizio dell’industria dei metalli AM. Ora uno studio su una nuova lega di titanio e rame, pubblicato su Nature Journal dai ricercatori di RMIT , combina i due materiali per ridurre il rischio di incrinature e deformazioni.

Le leghe di titanio attuali utilizzate nella produzione di additivi spesso si raffreddano e si uniscono in cristalli a forma di colonna durante il processo di stampa 3D, rendendole soggette a rotture o distorsioni. E a differenza dell’alluminio o di altri metalli comunemente usati, non esiste un raffinatore di grano commerciale per il titanio che i produttori possono utilizzare per raffinare efficacemente la microstruttura per evitare questi problemi.

Il professor Mark Easton della School of Engineering della RMIT University ha dichiarato che la loro lega di titanio-rame è stampata con “proprietà eccezionali” senza alcun controllo di processo o trattamento aggiuntivo. Prove riuscite di leghe di titanio-rame per la stampa 3D potrebbero dare il via a una nuova gamma di leghe ad alte prestazioni per dispositivi medici e applicazioni aerospaziali.

“Di particolare rilievo è stata la sua struttura a grani completamente equiassiali: questo significa che i grani di cristallo erano cresciuti allo stesso modo in tutte le direzioni per formare un forte legame, anziché in colonne, che può portare a punti deboli che potrebbero rompersi. Le leghe con questa microstruttura possono resistere a forze molto più elevate e avranno molto meno probabilità di avere difetti, come crepe o distorsioni, durante la produzione “, ha affermato Easton.

Il progetto di collaborazione ha coinvolto ricercatori di spicco nel campo della composizione della lega e della microstruttura del grano presso la RMIT University, CSIRO , la University of Queensland e la Ohio State University.

Il dott. Mark Gibson, scienziato ricercatore principale del CSIRO, ha affermato che le loro scoperte suggeriscono anche che sistemi di metallo simili potrebbero essere trattati allo stesso modo per migliorare le loro proprietà. “Le leghe di titanio-rame sono un’opzione, in particolare se l’uso di altri elementi di lega o trattamenti termici aggiuntivi può essere impiegato per migliorare ulteriormente le proprietà”, ha detto. “Ma ci sono anche molti altri elementi di lega che possono avere effetti simili. Tutti questi potrebbero avere applicazioni nell’industria aerospaziale e biomedica. “

Gibson ha affermato che la nuova generazione di leghe potrebbe aumentare i tassi di produzione dei produttori e consentire la produzione di parti più complesse. “In generale, si apre la possibilità di sviluppare una nuova gamma di leghe a base di titanio appositamente sviluppate per la stampa 3D con proprietà eccezionali”, ha affermato.

“È stato un piacere, come è stata la mia fortuna per qualche tempo, lavorare su un progetto così interessante e significativo come questo con un gruppo di talenti scienziati”, ha detto Gibson.

Il lavoro faceva parte di un progetto finanziato dall’Australian Research Council. Lo studio “Produzione additiva di leghe di titanio ad alta resistenza a grana ultrafine” è pubblicato su Nature con DOI 10.1038 / s41586-019-1783-1

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