Сплав Ti-6Al-4V, он же ТС4 или Ti64 — один из самых распространенных сплавов титана с алюминием и ванадием — славится высоким отношением прочности к массе и коррозийной стойкостью. Однако, напечатанный на 3D-принтере сплав Ti-6Al-4V склонен к образованию столбчатых структур. Другими словами, изделия из этого материала могут быть в определенном направлении менее прочными, чем в другом. Для исправления этого недостатка может потребоваться дополнительное легирование.
Ученые из Мельбурнского королевского технологического университета оценили три ключевых параметра прогнозирования зернистой структуры сплавов, чтобы выяснить, возможно ли получить качественный сплав методом 3D-печати. Они изучили зону неравновесного затвердевания, фактор ограничения роста и параметры состояния переохлаждения. Результаты экспериментов подтвердили, что последняя характеристика — наиболее надежный параметр при выборе легирующих элементов в сплавах, изготовленных методом 3D-печати. Она обеспечивает достижение желаемой структуры, сочетающей прочность с долговечностью.
Разработанный метод оценки, как пишет New Atlas, экономит время и средства при разработке аддитивных сплавов за счет сокращения количества итераций и ускорения циклов пректирования.
В опубликованной статье авторы не описали подробно свой титановый сплав, поскольку планируют вскоре вывести его на рынок, но утверждают, что его производство на 29% дешевле, чем производство обычного титана. Исследователи также отметили, что им удалось не только снизить затраты, получив титановые сплавы с однородной зернистой структурой, но сделать их более прочными и пластичными.
«3D-печать позволяет производить продукцию быстрее, менее затратно и более гибко, но мы все еще полагаемся на устаревшие сплавы, такие как Ti-6Al-4V, которые не позволяют в полной мере раскрыть этот потенциал, — заявил Райан Брук, один из исследователей. — Это как если бы мы создали самолет и просто катались на нем по улицам».
Турбинные диски из суперсплавов — ключевой компонент авиационных двигателей. Новая технология, разработанная в Китае, позволяет быстрее охлаждать металлический сплав в процессе производства. Она может значительно повысить производительность, а также прочность и долговечность авиационных двигателей.
