3D štampanje može lako proizvesti metalne dijelove s složenim strukturama i laganim svojstvima, što je vrlo privlačno za sljedeću generaciju vrhunske opreme kao što su zrakoplovi i svemirske letjelice koje nastoje smanjiti težinu i integrirati. Međutim, metalni dijelovi izrađeni 3D štampanjem općenito imaju kritični nedostatak loš učinak na umor, što znači da su skloni trčenju zbog umorstva pod cikličkim opterećenjem, što ozbiljno ograničava njihove ključne primjene. Nedavno je tim na čelu s istraživačima Zhangom Zhefengom i Zhangom Zhenjunom iz Instituta za istraživanje metala, Kineske akademije znanosti (IMR, CAS) razvio novu tehnologiju za 3D tiskanje. Materijal od titanijeve legure proizveden pomoću ove tehnologije NAMP-a pokazuje neviđenu otpornost na umor u različitim uvjetima razine stresnih odnosa, a njegova sveobuhvatna otpornost na umor nadmašuje sve poznate metalne materijale, čime se uklanja velika prepreka za primjenu tehnologije 3D Relevantni rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Science Advances.
Početkom 2024. godine tim je izumio novi proces NAMP-a koji može precizno kontrolirati unutarnju strukturu i nedostatke materijala. Ti-6Al-4V, jedna od najčešće korištenih legura titana pripremljenih ovim postupkom, može eliminirati i mikropore i grube mikrostruktureoba su glavni krivi koji uzrokuju umor. Ovaj novi materijal oborio je svjetski rekord za "specifičnu snagu na umor" pod uvjetima "povezanosti napona na napon".
Međutim, dijelovi iz stvarnog svijeta kao što su lopate zrakoplovnih motora i podvozje za slijetanje podvrgnuti su iznimno složenim uvjetima stresa, uključujući ne samo scenarije "napetost-napetost", već i "napetost-kompresija", što znači da je omjer stresa promjenjivi Različiti omjer napona može izazvati različite mehanizme oštećenja unutar materijala. Mikrostrukture tradicionalnih legura titana često imaju ograničenja, dobro djeluju samo pod određenim specifičnim omjerima napona, ali mogu imati lošiji učinak kada se omjer napona mijenja. Zbog toga je vrlo teško proizvesti materijal koji može dobro funkcionirati u svim uvjetima rada.
Suočeni s ovim složenijim izazovom, istraživački tim je identificirao nekoliko slabih karika u legurama titana koje su skloni raspadanju zbog umora i načinima stresa pod kojima se one javljaju. Koristeći NAMP proces, proizveli su gotovo pore-free 3D štampane strukture koje mogu optimizirati sve slabe veze istovremeno. Ova 3D štampana legura titana ima karakteristiku održavanja visoke otpornosti na umor pod uvjetima punog omjera napona.
Eksperimentalni podaci pokazuju da u ispitivanjima umora pod različitim odnosima napona čvrstoća ovog novog materijala ne samo da premašuje čvrstoću svih legura titana, već je i njegova "specifična čvrstoća na umoru" sveobuhvatno superiornija od svih metalnih materijala, postav
EN