Australia phát triển hợp kim titan siêu bền bằng phương pháp in 3D

Cấu kiện hợp kim titan được định hình bằng phương pháp in 3D. Nguồn: monash.edu

Đội ngũ kỹ sư quốc tế do Australia dẫn dắt đã phát triển thành công hợp kim titan có độ bền cao, hứa hẹn mang lại bước tiến đáng kể cho ngành hàng không, vũ trụ, quốc phòng, năng lượng và y sinh. Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí khoa học Nature Materials ngày 19/9.

Nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Aijun Huang và Tiến sĩ Yuman Zhu đến từ Đại học Monash cho biết với quá trình xử lý sau nhiệt, họ đã sử dụng phương pháp in 3D để tạo ra một hợp kim titan siêu bền, tỉ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao nhất trong số tất cả các kim loại in 3D cho đến nay.

Việc phát triển thành công hợp kim này sẽ là cơ sở cho việc chế tạo các vật liệu kết cấu với các vi cấu trúc nano độc đáo và các đặc tính nổi bật.

Ông Huang cho biết nghiên cứu đã thiết kế một phương pháp xử lý nhiệt cụ thể cho sản xuất phụ gia (AM), còn được gọi là in 3D, để tạo ra các kết tủa nano có liên kết bên trong với mật độ cao.

Các nhà nghiên cứu cho biết AM được sử dụng rộng rãi trong chế tạo kim loại trong nhiều ngành công nghiệp, vì có thể chế tạo hầu hết mọi bộ phận hình học.

Nhờ hiệu quả của AM, sau khi nhóm tiến hành xử lý sau nhiệt đơn giản trên loại hợp kim titan thương mại, thì hợp kim đã đạt được độ giãn dài và độ bền kéo trên 1.600 MPa. Đây là độ bền cụ thể cao nhất trong số tất cả các kim loại in 3D cho đến nay.

Ông Huang cho biết việc chế tạo hợp kim titan đòi hỏi quá trình đúc và xử lý cơ nhiệt phức tạp để đạt được độ bền cao cần thiết cho một số ứng dụng quan trọng.

Hợp kim titan cũng mạnh hơn nhiều so với hợp kim nhôm trong khi nhẹ hơn thép, cho phép sử dụng năng lượng hiệu quả hơn.

Theo Giáo sư Huang, việc in 3D kết hợp với xử lý nhiệt đơn giản cũng giúp chi phí quá trình chế tạo hợp kim titan giảm đáng kể so với các vật liệu khác có độ bền tương tự.

Nhóm các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện trên giúp mang lại một cách tiếp cận hoàn toàn mới cho mục tiêu gia tăng độ bền của các hợp kim có thể được sử dụng để chế tạo những thành phần với hình dạng phức tạp, cải thiện độ chống chịu trong ứng dụng.