Une équipe de chercheurs d’Australie et de Hong Kong a créé une nouvelle classe d’ alliages de titane solides en intégrant des conceptions d’alliage et de processus d’impression 3D.
Dans un article publié dans la revue Nature , les scientifiques expliquent que leur développement pourrait contribuer à étendre les applications des alliages de titane, à améliorer la durabilité et à stimuler les technologies de matériaux innovantes. Ils voient un potentiel dans les technologies de l’aérospatiale, du biomédical, du génie chimique, de l’espace et de l’énergie. Alors que les alliages de titane sont traditionnellement produits en ajoutant de l’aluminium et du titane, les chercheurs ont étudié l’utilisation d’oxygène et de fer, des éléments abondants et peu coûteux qui peuvent agir comme de puissants stabilisants et renforçateurs des phases alpha et bêta du titane.
“Le catalyseur critique est la distribution unique des atomes d’oxygène et de fer dans et entre les phases alpha-titane et bêta-titane”, a déclaré le co-chercheur principal Simon Ringer dans un communiqué de presse. “Nous avons conçu un gradient d’oxygène à l’échelle nanométrique dans la phase alpha-titane, avec des segments à haute teneur en oxygène qui sont solides et des segments à faible teneur en oxygène qui sont ductiles (conservant leur résistance après avoir été moulés dans un fil étroit) nous permettant d’exercer contrôler la liaison atomique locale et ainsi atténuer le potentiel de fragilisation.
Ringer et ses collègues ont intégré la pensée de l’économie circulaire dans leur conception, créant ainsi de grandes promesses pour la production de leurs nouveaux alliages de titane à partir de déchets industriels et de matériaux de faible qualité.
Selon les chercheurs, jusqu’à présent, deux défis ont entravé le développement d’alliages alpha-bêta titane-oxygène-fer solides et ductiles par le biais de procédés de fabrication conventionnels.
“L’un des défis est que l’oxygène – décrit familièrement comme” la kryptonite du titane “- peut rendre le titane cassant, et l’autre est que l’ajout de fer pourrait entraîner de graves défauts sous la forme de grandes plaques de bêta-titane”, a déclaré le chercheur en chef Ma Qian. a dit.
L’équipe a utilisé le dépôt d’énergie dirigé par laser (L-DED), un processus d’impression 3D adapté à la fabrication de grandes pièces complexes, pour imprimer leurs alliages à partir de poudre métallique, développant une microstructure unique pour rivaliser avec les alliages commerciaux.
Pour Zibin Chen, co-auteur principal de l’article, la recherche a des implications plus larges en ce qui concerne la fragilisation par l’oxygène du titane mais aussi du zirconium, du niobium et du molybdène et de leurs alliages.
“Notre travail peut fournir un modèle pour atténuer ces problèmes de fragilisation par l’oxygène grâce à l’impression 3D et à la conception de microstructures”, a déclaré Chen.
Source : mining.com
