Mae Gwyddonwyr Hong Kong yn Datblygu Argraffu 3D Bach i Greu Aloeon Titaniwm Cryf iawn
Defnyddiodd astudiaeth a arweiniwyd gan wyddonwyr ym Mhrifysgol Dinas Hong Kong weithgynhyrchu ychwanegion (y cyfeirir ato'n gyffredin fel argraffu 3D) i ddatblygu aloi uwch-gryf, hydwythedd uchel ac uwch-ysgafn yn seiliedig ar ditaniwm yn llwyddiannus. Agorodd eu darganfyddiad ffordd newydd o ddylunio aloion gyda strwythurau ac eiddo digynsail ar gyfer amrywiol gymwysiadau strwythurol.
Argraffu 3D: mwy na dim ond technoleg mowldio
Mae'r rhan fwyaf o bobl yn meddwl bod argraffu 3D yn dechnoleg chwyldroadol a all gynhyrchu rhannau peiriant siâp cymhleth mewn un cam. "Fodd bynnag, rydym wedi datgelu ei botensial pwysig wrth ddylunio deunyddiau, yn hytrach na dylunio ffigurau geometrig yn unig. Mae metelegwyr yn tueddu i gredu bod diffyg unffurfiaeth cyfansoddiad aloi yn annymunol oherwydd gall arwain at briodweddau annymunol megis brau. Yn y broses weithgynhyrchu ychwanegion , sut i ddileu'r anwastadrwydd yn y broses oeri cyflym yw un o'r materion allweddol.
Dyluniwch ficrostrwythur unigryw
"Mae nodweddion unigryw gweithgynhyrchu ychwanegion yn rhoi mwy o ryddid i ni wrth ddylunio microstrwythurau," esboniodd Dr Zhang, sydd hefyd yn awdur cyntaf y papur hwn. "Yn benodol, rydym wedi datblygu dull homogenization rhannol sy'n defnyddio technoleg argraffu 3D i gynhyrchu aloion â graddiant crynodiad lefel micron, na ellir ei gyflawni gan unrhyw ddull gweithgynhyrchu deunydd traddodiadol."
Mae'r dull a gynigiwyd ganddynt yn cynnwys defnyddio pelydr laser â ffocws i doddi a chymysgu dau bowdr aloi gwahanol a phowdrau dur di-staen. Trwy reoli paramedrau megis pŵer laser a chyflymder sganio yn ystod y broses argraffu 3D, llwyddodd y tîm i greu cyfansoddiad an-wisg o elfennau yn yr aloi newydd mewn modd rheoledig.
(Map cyfeiriadedd grawn printiedig 3D o aloi titaniwm)
Dywedodd yr Athro Liu: Yn ogystal â'r defnydd o weithgynhyrchu ychwanegion, mae cyfansoddiad y ddau gymysgedd powdr yn allweddol arall i greu microstrwythur tebyg i lafa metastabl uchel digynsail yn yr aloi newydd. Mae'r microstrwythurau unigryw hyn yn dod â'r priodweddau mecanyddol uchaf, gan wneud yr aloi yn galed iawn ac yn ysgafn o ran pwysau. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod gan yr aloi titaniwm newydd briodweddau mecanyddol rhagorol.
Aloi newydd: 40% yn ysgafnach, cryfder uwch
A siarad yn gyffredinol, màs y dur di-staen yw 7.9 gram y centimedr ciwbig, tra bod màs yr aloi newydd yn ddim ond 4.5 gram fesul centimedr ciwbig, sydd tua 40% yn ysgafnach. Yn eu harbrofion, roedd yr aloi titaniwm â strwythur tebyg i lafa yn arddangos cryfder tynnol uchel o ~1.3 gigapascal, gydag elongation unffurf o tua 9%. Mae ganddo hefyd allu caledu gwaith rhagorol o fwy na 300MPa, sy'n sicrhau ymyl diogelwch enfawr cyn torri asgwrn, sy'n ddefnyddiol iawn mewn cymwysiadau strwythurol.
Mae gan yr eiddo rhagorol hyn ragolygon cymhwysiad strwythurol da mewn amrywiol sefyllfaoedd, megis diwydiannau awyrofod, modurol, cemegol a meddygol. Fel y tîm cyntaf i ddefnyddio technoleg argraffu 3D i ddatblygu aloi newydd gyda microstrwythur a phriodweddau unigryw, byddwn yn cymhwyso'r cysyniad dylunio hwn ymhellach i wahanol systemau aloi ac yn archwilio priodweddau eraill yr aloi newydd ymhellach.
