Mae Dyluniad 'Cyfuniad Meddal A Chaled' o Blatiau Titaniwm Pur yn Gosod Record Newydd Ar Gyfer Priodweddau Mecanyddol - Newyddion

Pan fyddwch chi'n meddwl amtitaniwm, efallai y byddwch chi'n meddwl am ei gymwysiadau eang mewn mewnblaniadau awyrofod a meddygol - wedi'r cyfan, mae gan y metel hwn gymhareb cryfder i bwysau eithriadol o uchel, ymwrthedd cyrydiad rhagorol, a biogydnawsedd, sy'n ei wneud yn wir "jac-o'r holl-fasnachau" ym myd metelau. Fodd bynnag, ers amser maith, mae titaniwm wedi wynebu "problem hapus": mae cryfder absoliwt titaniwm pur yn rhy isel i fodloni gofynion cryfder uchel; tra bod ei aloi ag elfennau fel Al a V yn gwella ei gryfder, mae hefyd yn diraddio ei ymwrthedd cyrydiad a biocompatibility, ac yn cyflwyno heriau wrth ailgylchu'r elfennau aloi a disbyddu adnoddau posibl.

Yn ddiweddar, mae astudiaeth a gyhoeddwyd yn *Materials Research Letters* wedi cynnig gobaith newydd ar gyfer datrys yr her hon. Llwyddodd tîm ymchwil o Brifysgol Dechnegol Denmarc a Labordy Suzhou i wneud plât titaniwm pur "brechdan -hoffi" heterogenaidd haenog haenog trwy gyfuniad arloesol o dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion cymysgedd gwely powdr laser (LPBF) a gweithgynhyrchu traddodiadol. Nid yn unig y cyflawnodd y plât titaniwm hwn gryfder cynnyrch o 439 MPa a chryfder tynnol o 596 MPa, ond roedd ganddo hefyd ehangiad unffurf eithriadol o uchel o 27%, gan dorri'r ddealltwriaeth draddodiadol na all deunyddiau titaniwm feddu ar gryfder uchel a hydwythedd ar yr un pryd.

Arloesedd Craidd: Sut mae'r strwythur "rhyngosod" yn cael ei gyflawni gan ddefnyddio technoleg LPBF? Er mwyn deall datblygiad perfformiad y plât titaniwm hwn, yn gyntaf rhaid deall ei "strwythur arbennig." Mabwysiadodd y tîm ymchwil ddull cyfansawdd o "swbstrad traddodiadol + haen a weithgynhyrchwyd yn ychwanegyn," gyda'r camau penodol yn dyst i "beirianneg fanwl":
1. "Detholiad gofalus" o ddeunyddiau crai: swbstrad: dewiswyd plât titaniwm pur Gr2 a weithgynhyrchwyd yn draddodiadol, gyda thrwch o 2mm a strwythur mewnol o rawn hafal gyda diamedr cyfartalog o 22.4μm - mae'r strwythur hwn yn rhoi hydwythedd da i'r swbstrad ond cryfder isel. Powdwr argraffu: Hefyd powdr titaniwm pur Gr2, gyda maint gronynnau wedi'i reoli rhwng 5 ~ 40μm a maint gronynnau cyfartalog o 25.8μm, wedi'i baratoi gan atomization nwy i sicrhau unffurfiaeth a llifadwyedd y powdr.

2. Ni wnaeth y tîm ymchwil a ddefnyddiodd y dechneg LPBF (Laser Powder Bed Fusion) "haen-gan{{{}}stacio haenau" argraffu plât titaniwm cyflawn yn uniongyrchol. Yn lle hynny, fe wnaethant ddefnyddio swbstrad traddodiadol fel "haen ganolradd," gan argraffu 25 haen o ddeunydd titaniwm ar bob ochr i'r swbstrad gan ddefnyddio technoleg LPBF (pob haen 40μm o drwch, gyda chyfanswm trwch printiedig o tua 1mm). Yn ystod y broses argraffu, gosodwyd y pŵer laser i 280W, y cyflymder sganio i 1200mm/s, a defnyddiwyd "llwybr bwrdd gwirio graddedig" yn benodol, gyda'r cyfeiriad sganio wedi'i gylchdroi gan 67 gradd ar gyfer pob haen - gosododd rheolaeth fanwl gywir y paramedrau hyn y sylfaen ar gyfer y microstrwythur graddiant dilynol. Mae'r plât titaniwm canlyniadol yn debyg i "brechdan fetel": swbstrad titaniwm meddal traddodiadol yn y canol, gyda haenau caled wedi'u cynhyrchu'n ychwanegyn ar y ddwy ochr, a dim bylchau amlwg rhwng y swbstrad a'r haenau printiedig oherwydd yn ystod argraffu'r haen gyntaf, mae wyneb y swbstrad yn cael ei doddi gan y laser, gan ffurfio "bond metelegol," yn gyfan gwbl osgoi'r rhyngwyneb haenog wan. Y wyrth perfformiad: y "cod microsgopig" y tu ôl i'r elongation unffurf 27%. Pam y gall y strwythur "rhyngosod" hwn ganiatáu i'r plât titaniwm feddu ar gryfder uchel a hydwythedd uchel? Mae'r ateb yn gorwedd yn ei fecanwaith microstrwythur a dadffurfiad.

I gloi, o'r cyfyng-gyngor o "cryfder a hydwythedd bod yn annibynnol ar ei gilydd" i'r datblygiad arloesol o gyflawni "27% elongation unffurf + 596 cryfder tynnol MPa," mae'r ymchwil hwn, trwy ddyluniad dyfeisgar strwythur "rhyngosod" a manwl gywirdeb technoleg LPBF, wedi agor ffenestr newydd ar gyfer datblygu deunyddiau titaniwm. Efallai yn y dyfodol agos, fe welwn ni'r deunydd titaniwm "meddal a chaled" hwn yn cael ei ddefnyddio mewn offer pen uchel.

Titanium Medical Rod titanium bars