2024 1-я 3D-печать природы

Первая статья в журнале Nature, посвященная технологии 3D-печати в 2024 году, была опубликована 27 февраля. Исследовательская группа из Института металлов Китайской академии наук опубликовала статью под названием "Высокая усталостная прочность титанового сплава благодаря почти беспустотной 3D-печати".

В статье утверждается, что лежащие в основе 3D-печатной микроструктуры обладают естественной высокой усталостной прочностью и что ухудшение этого свойства может быть вызвано наличием микропор. Традиционные усилия по устранению микропор часто приводят к огрублению ткани, в то время как процесс рефинирования ткани приводит к повторному появлению пористости и даже вызывает новые недостатки, такие как обогащение α-фазы на границах зерен, что делает дилемму микроструктуры сложной как для входящих, так и для исходящих усилий.
В ходе исследования термообработки команда CAS обнаружила ключевое технологическое окно после обработки, в котором фазовые превращения и рост зерен 3D-печатных титановых сплавов при высоких температурах происходят асинхронно. Фазовый переход α в β происходит сразу же при достаточном перегреве, и хотя температура роста β-фазы уже достигнута, границам зерен требуется период созревания, чтобы перестроиться. Используя это ценное окно термообработки, исследователи разработали метод термообработки, сочетающий горячее изостатическое прессование с высокотемпературной кратковременной обработкой, который позволяет достичь рафинирования ткани и предотвратить обогащение α-фазой, а также повторное появление микропор, что в конечном итоге позволяет получить 3D-печатные титановые сплавы, практически не содержащие микропор.

Титановые сплавы TC4 с такой микроструктурой достигают высокого предела усталости около 1 ГПа, превышая усталостную прочность всех существующих на сегодняшний день аддитивно изготовленных и деформируемых титановых сплавов, а также других металлических материалов.