Исследователи RMIT создали новый титановый сплав с улучшенными характеристиками

Команда ученых из Австралийского университета RMIT разработала инновационный метод прогнозирования зернистой структуры металлов при 3D-печати, что позволило создать новый титановый сплав, превосходящий традиционный Ti-6Al-4V по ряду параметров.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, представляет методику оценки трех ключевых параметров сплавов: диапазона неравновесного затвердевания (ΔTs), фактора ограничения роста (Q) и параметра конституционного переохлаждения (P). Экспериментальным путем ученые установили, что параметр P является наиболее надежным для выбора легирующих элементов при 3D-печати металлов.

Основная проблема существующего сплава Ti-6Al-4V заключается в образовании столбчатых зерен при 3D-печати, что приводит к неоднородности прочностных характеристик в разных направлениях. Новый подход позволяет получать сплавы с более равномерной зернистой структурой.

Возглавляемая Райаном Бруком группа исследователей разработала титановый сплав, производство которого на 29% дешевле стандартного титана. Помимо экономической эффективности, новый материал демонстрирует повышенную прочность и пластичность.

Метод, разработанный командой RMIT, комбинирует экспериментальные данные и вычислительные инструменты, значительно сокращая время и затраты на разработку новых сплавов для аддитивного производства. Это достигается за счет уменьшения количества необходимых итераций при создании материала с заданными свойствами.

Исследователи не раскрывают точный состав нового сплава, поскольку планируют его коммерческое производство в ближайшем будущем. Однако отмечается, что материал сохраняет все преимущества титановых сплавов: легкость, устойчивость к коррозии и биосовместимость.

Новая разработка имеет широкие перспективы применения в аэрокосмической промышленности, медицине, судостроении и других отраслях, где используются титановые сплавы. Снижение стоимости производства может сделать высокотехнологичные компоненты из титана более доступными для различных промышленных применений.