Recentemente, un gruppo di ricerca internazionale tra cui il Royal Melbourne Institute of Technology e l’Università di Sydney in Australia ha combinato leghe e processi di stampa 3D per creare una nuova lega di titanio che sia forte e non fragile sotto tensione.
La nuova lega di titanio è costituita da una miscela di due cristalli di titanio, chiamati fase -titanio e fase -titanio, ciascuno dei quali corrisponde ad una specifica disposizione atomica. L'ossigeno e il ferro sono i due più potenti stabilizzanti e rinforzanti della fase -titanio e della fase -titanio, che sono abbondanti ed economici.
I ricercatori hanno scoperto che ci sono due problemi nello sviluppo di leghe di ferro resistenti all'ossido di titanio attraverso processi di produzione tradizionali. Uno è che l’ossigeno rende fragile il titanio; l'altro è che l'aggiunta di ferro può provocare gravi difetti metallurgici e formare grossi pezzi di titanio.
Il team ha utilizzato la deposizione di energia diretta dal laser per stampare leghe da polveri metalliche, un processo adatto alla produzione di parti grandi e complesse. Il team ha combinato i concetti di progettazione delle leghe con la progettazione del processo di stampa 3D per identificare una serie di leghe resistenti, duttili e facili da stampare.
Il fattore chiave di questo materiale è la distribuzione unica degli atomi di ossigeno e ferro all'interno e tra la fase -titanio e la fase -titanio. I ricercatori hanno progettato un gradiente di ossigeno su scala nanometrica nella fase -titanio con un forte segmento ad alto contenuto di ossigeno e un segmento duttile a basso contenuto di ossigeno, che consente il controllo sui legami atomici locali e riduce la possibilità di potenziale infragilimento.
I ricercatori hanno affermato che il team ha incorporato l’idea dell’economia circolare nel progetto, creando speranza per la produzione di nuove leghe di titanio utilizzando rifiuti industriali e materiali di bassa qualità. Inoltre, l’infragilimento da ossigeno rappresenta una sfida importante non solo per il titanio, ma anche per lo zirconio, il niobio, il molibdeno e le loro leghe. La nuova ricerca potrebbe fornire un modello per alleviare il problema dell’infragilimento da ossigeno attraverso la stampa 3D e la progettazione di microstrutture.
