صنع أقوى سبيكة تيتانيوم في العالم باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

[إعلان 1]

توصل العلماء إلى نتائج جديدة من خلال تطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على سبائك التيتانيوم، مما أدى إلى مضاعفة قوة المادة وتوسيع تطبيقاتها المحتملة في مجال الفضاء.

سبيكة تيتانيوم جديدة تتمتع بقوة تحمل عالية قياسية. الصورة: iStock — سبيكة تيتانيوم جديدة تتمتع بقوة تحمل عالية قياسية. الصورة: *iStock*

أعلنت الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) عن هذا الإنجاز في بحث نُشر في مجلة Nature في 28 فبراير. ويأتي هذا البحث نتيجة تعاون بين العالمين Zhang Zhenjun و Zhang Zhefeng من مختبر Shenyang Key لعلوم المواد، ومعهد أبحاث المواد التابع لـ CAS، وروبرت ريتشي من جامعة كاليفورنيا، بيركلي. وبحسب المقال، فإن فكرة البحث ولدت في الصين وتم إنشاء عينات المواد هناك أيضًا. شارك ريتشي في مراجعة العملية.

على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تُحدث ثورة في مجال التصنيع، إلا أن هذه العملية تُستخدم بشكل محدود إلى حد ما في تصنيع الأجزاء التي تتطلب مقاومة عالية للتعب. قوة التعب أو مقاومة التعب هي قدرة جزء من الماكينة على مقاومة أضرار التعب مثل تآكل التروس والتشققات السطحية.

تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن أشعة الليزر لإذابة مسحوق المعدن ووضعه في أشكال معقدة في فترة زمنية قصيرة، مما يجعلها مثالية لتصنيع المكونات الكبيرة والمعقدة بسرعة. ومع ذلك، فإن الحرارة العالية الناتجة عن شعاع الليزر القوي المستخدم عادة في عملية الطباعة تؤدي إلى تكوين جيوب هوائية داخل القطعة، مما يؤثر على أداء السبائك. يمكن أن تصبح هذه الثقوب الصغيرة مصدرًا لتركيز الضغط، مما يؤدي إلى التشقق المبكر، مما يقلل من عمر التعب للمادة.

ولحل المشكلة المذكورة أعلاه، قرر فريق البحث إنتاج سبيكة تيتانيوم بدون مسام. لقد قاموا بتطوير عملية باستخدام Ti-6Al-4V، وهي سبيكة من التيتانيوم والألومنيوم والفاناديوم، والتي حققت أعلى قوة تعب من أي سبيكة تيتانيوم معروفة حتى الآن. ووفقا لتشانغ تشن جون، تبدأ العملية بالضغط الحراري الساخن لإزالة الثقوب الهوائية، يليه التبريد السريع قبل حدوث أي تغييرات في البنية الداخلية للسبائك. توفر هذه العملية سبيكة مسامية مع زيادة بنسبة 106% في قوة التعب والشد، من 475 ميجا باسكال التقليدية إلى 978 ميجا باسكال، مما أدى إلى تسجيل رقم قياسي عالمي.

وقال تشانغ تشن جون إن هذا الإنجاز يبشر بالعديد من التطبيقات في الصناعات التي تتطلب مواد خفيفة الوزن مثل المركبات الفضائية والطاقة الجديدة. حتى الآن، تم إنتاج المادة فقط على نطاق النموذج الأولي، الذي يأخذ شكل الدمبل مع كون الجزء الأرق 3 مم، وهو صغير جدًا للتطبيق العملي. ورغم أن هذه التقنية لا تزال في مرحلتها التجريبية، إلا أنها تتمتع بإمكانات كبيرة لتصنيع أجهزة معقدة.

وبحسب الأكاديمية الصينية للعلوم، فإن العديد من أجزاء صناعة الطيران، بما في ذلك فوهة الصواريخ التابعة لوكالة ناسا، وهيكل الطائرة المقاتلة J-20، وفوهة الوقود على متن الطائرة الصينية C919، يتم إنشاؤها جميعها باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. مع القدرة على التوسع في المستقبل، سيتم تطبيق التكنولوجيا الجديدة على نطاق أوسع.

آن كانج (وفقًا لـ Tech Times )

[إعلان 2]
رابط المصدر