3D-prentun getur auðveldlega framleitt járnhluti með flóknum uppbyggingum og léttvægum eiginleikum, sem er mjög áhrifamikil fyrir næstu kynslóð háþróaðra tæknitækja, svo sem flugvélar og geimfari, sem leita að þyngdarminnkun og sameiningu. Hins vegar hafa járnhlutir sem framleiddir eru með 3D-prentun almennt alvarlega galla—slæm úthaldseiginleika, þ.e.a.s. þeir eru viðkvæmir fyrir úthaldssprettum undir endurtekinum álagi, sem takmarkar alvarlega lykilnotkun þeirra. Nýlega hefur hópur leiðtogið af rannsakendum Zhang Zhefeng og Zhang Zhenjun frá Járnfræðistofnun Alþýðulýðveldisins Kína (IMR, CAS) þróað nýja eftirvinnslutækni fyrir 3D-prentun. Títanlegera efnið sem framleitt er með þessari NAMP-tækni sýnir ótrúlega úthaldsstaðgu undir ýmsum spennuhlutföllum, og heildarúthaldsafköst þess eru betri en allra þekktra járnefna, sem þar með fjarlægir mikilvægt hindrun fyrir notkun 3D-prentunar í háþróaðum og framleiðslusviðum. Ávísanleg rannsóknarniðurstöður hafa verið birtar í tímaritinu Science Advances.
Í upphafi ársins 2024 hafði liðið uppá nýja NAMP-aðferðina sem getur náð nákvæmri stjórn á innri uppbyggingu og skemmdum í efnum. Ti-6Al-4V, ein af algengustu títanlegerunum sem er framleidd með þessari aðferð, getur fjarlægt bæði mikroporar og grjótagræn mikrouppbyggingu—bæði þessi einkenni eru helstu ástæðan fyrir útmattun. Þessi nýja efni braut heimsrekord fyrir „sérstaka útmattunsterki“ undir „tögu-tögu“ spennuhlutfalls-skilyrðum.
Hins vegar eru raunverulegar hlutar, eins og flugvélaþyrlur og landgönguhjól, settir út fyrir mjög flókin álagstilvik, þar á meðal ekki aðeins „tögg-tögg“ en einnig „tögg-þrýsting“ ástand, sem þýðir að álagshlutfallið er breytilegt. Ólík álagshlutfall geta valdið ólíkum skadavirkni innan efna. Mikrobygging hefðbundinna títanílegrar legerings hefur oft takmarkanir – hún hefur góða afstaða aðeins undir ákveðnum tilteknum álagshlutföllum, en getur verið veikari þegar álagshlutfallið breytist. Þetta gerir það mjög erfitt að framleiða efni sem hefur góða afstaða undir öllum starfsskilyrðum.
Á þessu flóknara áskorun fyrir framsækin, auðkenndi rannsóknarhópurinn nokkur veik línur í títaníumlegeringum sem eru viðkvæmar fyrir útmattunarsprettum og spennuháttana sem þeim er beitt. Með NAMP ferlinu framleiddu þeir næstum ógagnsægar 3D-prentaðar uppbyggingar sem geta haft áhrif á allar veiku línurnar samtímis. Þessi 3D-prentuða títaníumlegering hefur einkennið að halda háum útmattunarspennustyrk undir fullum spennuhlutfallsstöðum.
Rannsóknarupplýsingar sýna að í útmattunarrannsóknum undir mismunandi spennuhlutföllum er útmattunarspennustyrkur þessa nýja efna ekki bara hærri en allra títaníumlegeringa, heldur er „sérspennustyrkurinn“ þess einnig yfirleitt betri en allra málmaefna, sem setur nýtt heimsrekord.
EN