Aleación de titanio ultrauniforme, fuerte y dúctil impresa en 3D a través del diseño de aleación bifuncional

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Trabajos de metalurgia
• Fabricación aditiva

Sus antecedentes:

• La impresión tridimensional de aleaciones metálicas a menudo da como resultado granos gruesos y fases heterogéneas.
• Estas características microstruturales conducen a propiedades mecánicas no uniformes e inferiores, lo que limita su aplicación.
• Los métodos actuales luchan por lograr propiedades consistentes y mejoradas directamente de la impresión 3D.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de diseño para lograr propiedades mecánicas consistentes y mejoradas en aleaciones metálicas impresas en 3D.
• Investigar el efecto de las nanopartículas de molibdeno (Mo) en la microestructura de una aleación de titanio modelo.
• Demostrar una vía para el control microestructural directo en la fabricación aditiva.

Principales métodos:

• Utilizado Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr como una aleación modelo para experimentos de impresión 3D.
• Las nanopartículas de molibdeno (Mo) incorporadas como aditivo bifuncional.
• Evolución microstructural analizada durante la solidificación y el ciclo térmico en estado sólido.
• Propiedades mecánicas evaluadas, incluidas la resistencia y la ductilidad.

Principales resultados:

• Las nanopartículas de molibdeno promovieron un refinamiento significativo del grano durante el proceso de solidificación.
• La adición de nanopartículas de Mo suprimió la formación de heterogeneidades de fase indeseables durante el ciclo térmico.
• La aleación modificada exhibió propiedades mecánicas uniformes con mejoras simultáneas tanto en resistencia como en ductilidad.
• Se ha demostrado el éxito de la modificación microestructural utilizando un aditivo de un solo componente.

Conclusiones:

• Una nueva estrategia de diseño que utiliza aditivos bifuncionales (nanopartículas de Mo) puede superar las limitaciones microestructurales en aleaciones impresas en 3D.
• Este enfoque permite el logro directo de las características mecánicas deseables, incluida una mayor resistencia y ductilidad.
• Los hallazgos proporcionan una vía viable para la producción de componentes metálicos de alto rendimiento a través de la fabricación aditiva.