Fabricación aditiva de aleaciones de titanio de granos ultrafinos de alta resistencia

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería de fabricación

Sus antecedentes:

• La fabricación aditiva (impresión 3D) ofrece formas complejas con menos desperdicio.
• Las aleaciones de titanio producidas a través de la fabricación aditiva a menudo exhiben granos columnares indeseables debido a las altas tasas de enfriamiento, lo que lleva a propiedades anisotrópicas.
• Los métodos existentes luchan para refinar las microestructuras de titanio de manera efectiva.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una aleación de titanio para la fabricación aditiva que supere el desafío de lograr estructuras de grano equiaxadas.
• Mejorar las propiedades mecánicas de los componentes de titanio fabricados mediante aditivos.

Principales métodos:

• Desarrollo de aleaciones de titanio y cobre con una alta capacidad constitucional de súper enfriamiento.
• Utilizando las altas tasas de enfriamiento y los ciclos térmicos inherentes a la fabricación aditiva basada en láser.
• Caracterización de la microestructura y las propiedades mecánicas de las muestras impresas.

Principales resultados:

• Se obtiene una microestructura de grano fino totalmente equiaxial en aleaciones de titanio y cobre impresas sin un control de proceso especial.
• Las aleaciones desarrolladas anulan los efectos negativos de los gradientes térmicos altos durante la fabricación aditiva.
• Demostró propiedades mecánicas prometedoras, incluida una alta resistencia al rendimiento y un alargamiento uniforme, debido a una microestructura eutectoide ultrafina.

Conclusiones:

• Las aleaciones de titanio y cobre ofrecen un nuevo enfoque para lograr microestructuras deseables en la fabricación aditiva.
• Este método mitiga efectivamente la formación de granos columnares y mejora el rendimiento mecánico.
• El enfoque es potencialmente aplicable a otros sistemas de aleación formadores de eutectoides para aplicaciones aeroespaciales y biomédicas.