První fáze výroby nové titanové slitiny – 3D tisk. Kredit: Monash University.

Titanové slitiny bývají oblíbené kvůli jejich pevnosti, spojené s relativně nízkou hmotností. Předurčuje je to například pro konstrukce letadel a dalších strojů. Jak se ale říká, vždy je co zlepšovat. Odborníci australské Monash University vyvinuli novou titanovou slitinu s unikátní mikrostrukturou, která jí zaručuje značnou pevnost. Výsledná slitina je nejen pevnější než většina titanových slitin, ale vzhledem k tomu, že je 3D tisknutelná, může mít prakticky jakýkoliv tvar.

Aijun Huang. Kredit: Monash University.

Aijun Huang a jeho kolegové použili běžný postup 3D tisku, při němž je kovový prášek taven laserovým paprskem a spékán ve vrstvě za vrstvou. V tomto případě šlo o běžně užívanou beta titanovou slitinu. Zásadní byl další krok, kdy materiál prošel zahříváním při teplotách 480 až 520 °C. To vedlo ke vzniku specifické mikrostruktury, která zaručila slitině její výjimečnou pevnost.

Logo. Kredit: Monash University.

Při tomto zacházení dojde k tomu, že se částice titanu shluknou do nanozrn, které se následně spojí do dvojic. Podle Huangova týmu je to poprvé, co jsme u titanové slitiny viděli podobnou strukturu. Právě díky ní je výsledný materiál tak pevný. V testech se ukázalo, že nová titanová slitina má pevnost v tahu přes 1 600 MPa. Pro srovnání, většina komerčních titanových slitin dosahuje pevnosti v tahu kolem 1 000 MPa. Badatelé zároveň zdůrazňují, že jde nejvyšší specifickou pevnost ze všech známých 3D tištěných kovových slitin.

Jak říká Huang, jejich výzkum nabízí zcela nový přístup k precipitačnímu vytvrzování u komerčních slitin. Může být využit při výrobě komponent složitých tvarů pro aplikace, v nichž je materiál vystavený velké mechanické zátěži. Použití 3D tisku a technologicky jednoduché zahřívání podle Huanga rovněž znamená značné úspory, v porovnání s dalšími materiály o podobné pevnosti.

Literatura

New Atlas 19. 9. 2022.

Nature Materials online 15. 9 2022.