あらゆる3Dの中で最高の比強度を誇る新チタン合金

モナシュ大学のエンジニアは、超高強度を実現する独自の微細構造を備えた新しい 3D プリント可能なチタン合金を開発しました。 他のほとんどのチタンよりも強度が高いだけでなく、これまでに製造された 3D プリント金属の中で最も高い強度対重量比を備えています。

チタン合金は、その強度と比較的軽量なため、航空機やその他の乗り物に最適であるため、すでに業界で高く評価されています。 しかし、常に改善の余地があり、新しいモナシュ合金はより優れた強度を誇るだけでなく、3D プリントされているため、必要な形状を作るのがはるかに簡単です。

チームは、粉末金属の層をレーザーで溶かし、層ごとに固体に融合する一般的な 3D プリント技術から開始します。 この場合、その粉末金属は一般的に使用されるベータチタン合金です。 次に、材料は 480 ～ 520 °C (896 ～ 968 °F) の温度で熱処理され、合金に驚異的な強度を与える微細構造が生成されます。

処理プロセスにより、チタンの粒子がナノグレインとして一緒に沈殿し、それぞれが共通の側面を共有する「ナノツイン」構造に融合します。 研究チームによると、これはこの種の構造を示した初めてのチタン合金で、通常よりもはるかに強度が高いという。

研究チームはテストで、新しいチタン合金が伸びと引張の強さ（それぞれ伸びと引張）の両方が1,600 MPaを超えることを実証した。 参考までに、市販のほとんどのチタン合金の最高温度は約 1,000 MPa です。 これは、他の 3D プリント金属合金の中でも最高の比強度でもある、と研究チームは述べています。

この研究の主任研究員であるアイジュン・ファン教授は、「我々の研究結果は、耐荷重用途向けの複雑な形状の実際の部品の製造に利用できる市販合金の析出強化に対する全く新しいアプローチを提供するものである」と述べた。 「この用途は、これまでのチタン合金にはまだ存在しません。3D プリンティングと簡単な熱処理により、同様の強度を持つ他の材料と比較してプロセスコストが大幅に削減されることも意味します。」

この研究は Nature Materials 誌に掲載されました。

出典: モナシュ大学