Tîm Rhyngwladol yn Creu Aloi Titaniwm Newydd Gyda Thechnoleg Argraffu 3D Tîm Rhyngwladol Creu Aloi Titaniwm Newydd Gyda Thechnoleg Argraffu 3D

Mae tîm rhyngwladol o ymchwilwyr, gan gynnwys Prifysgol RMIT yn Awstralia a Phrifysgol Sydney, wedi cyfuno aloion a phrosesau argraffu 3D i greu aloi titaniwm newydd sy'n gryf ond nid yn frau dan densiwn. Mae'r datblygiad arloesol, a gyhoeddwyd yn rhifyn diweddaraf y cyfnodolyn Nature, yn addo datblygu dosbarth newydd o aloion titaniwm perfformiad uchel mwy cynaliadwy ar gyfer cymwysiadau ym meysydd awyrofod, biofeddygaeth, peirianneg gemegol, gofod ac ynni.

Mae'r aloi titaniwm newydd yn cynnwys cymysgedd o ddau grisial titaniwm, a elwir yn gyfnod alffa-titaniwm a'r cyfnod beta-titaniwm, pob un yn cyfateb i drefniant penodol o atomau. Ocsigen a haearn yw'r ddau sefydlogwr a chryfhau mwyaf pwerus ar gyfer y cyfnodau -titaniwm a -titaniwm, ac maent yn helaeth ac yn rhad.

Ond canfu'r ymchwilwyr fod dwy her wedi rhwystro datblygiad aloion ferro-titaniwm alffa-beta caled trwy brosesau gwneuthuriad confensiynol. Un her yw bod ocsigen yn gallu britho titaniwm; un arall yw y gall ychwanegu haearn arwain at ddiffygion metelegol difrifol, gan ffurfio swmp -titaniwm.

Argraffodd y tîm eu aloi o bowdr metel gan ddefnyddio dyddodiad ynni wedi'i gyfeirio â laser, proses argraffu 3D sy'n addas ar gyfer gwneud rhannau mawr, cymhleth. Fe wnaethant gyfuno'r cysyniad dylunio aloi â dyluniad y broses argraffu 3D, a phennu cyfres o aloion sy'n gryf, yn hydwyth ac yn hawdd i'w hargraffu.

Y ffactor galluogi allweddol yw dosbarthiad unigryw atomau ocsigen a haearn o fewn a rhwng y cyfnodau -titaniwm a -titaniwm. Peiriannodd yr ymchwilwyr raddiant ocsigen nanoraddfa yn y cyfnod alffa-titaniwm gyda segmentau uchel-ocsigen cadarn a segmentau ocsigen isel hydwyth, gan alluogi rheolaeth dros fondiau atomig lleol a lleihau embrittled posibl.

Dywed y tîm fod priodweddau pryfoclyd yr aloion newydd hyn yn debyg i aloion masnachol.

Dywedodd yr Athro Simon Linge, is-ganghellor Prifysgol Sydney, fod yr astudiaeth yn darparu system aloi titaniwm newydd gydag ystod eang o briodweddau mecanyddol tiwnadwy, gweithgynhyrchu uchel, potensial enfawr ar gyfer lleihau allyriadau, a'r cyntaf o'i fath. Mae Dylunio Deunydd yn darparu mewnwelediad.

Mae dyluniad y tîm, sy'n ymgorffori syniadau economi gylchol, yn addo cynhyrchu aloion titaniwm newydd o wastraff diwydiannol a deunyddiau gradd isel, meddai'r ymchwilwyr.

At hynny, mae embrittlement ocsigen yn her fetelegol fawr nid yn unig i ditaniwm ond hefyd i fetelau pwysig eraill fel zirconium, niobium, molybdenwm a'u aloion. Mae’n bosibl y bydd yr ymchwil newydd yn darparu templed ar gyfer lliniaru’r materion breu ocsigen hyn drwy argraffu 3D a dylunio microstrwythurol.