Equipe internacional cria nova liga de titânio com tecnologia de impressão 3DEquipe internacional cria nova liga de titânio com tecnologia de impressão 3D

Uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo a Universidade RMIT na Austrália e a Universidade de Sydney, combinou ligas e processos de impressão 3D para criar uma nova liga de titânio que é forte, mas não quebradiça sob tensão. A descoberta, publicada na última edição da revista Nature, é uma promessa para o desenvolvimento de uma nova classe de ligas de titânio de alto desempenho mais sustentáveis ​​para aplicações na indústria aeroespacial, biomedicina, engenharia química, tecnologia espacial e energética.

A nova liga de titânio consiste em uma mistura de dois cristais de titânio, chamados de fase alfa-titânio e fase beta-titânio, cada um correspondendo a um arranjo específico de átomos. O oxigênio e o ferro são os dois estabilizadores e fortalecedores mais poderosos para as fases -titânio e -titânio, e são abundantes e baratos.

Mas os pesquisadores descobriram que dois desafios impediram o desenvolvimento de ligas resistentes de ferro-titânio alfa-beta por meio de processos de fabricação convencionais. Um desafio é que o oxigênio pode fragilizar o titânio; outra é que a adição de ferro pode levar a graves defeitos metalúrgicos, formando granel -titânio.

A equipe imprimiu sua liga a partir de pó metálico usando deposição de energia direcionada a laser, um processo de impressão 3D adequado para fazer peças grandes e complexas. Eles combinaram o conceito de design de liga com o design do processo de impressão 3D e determinaram uma série de ligas que são fortes, dúcteis e fáceis de imprimir.

O principal fator facilitador é a distribuição única de átomos de oxigênio e ferro dentro e entre as fases -titânio e -titânio. Os pesquisadores projetaram um gradiente de oxigênio em nanoescala na fase alfa-titânio com segmentos robustos de alto oxigênio e segmentos dúcteis de baixo oxigênio, permitindo o controle sobre ligações atômicas locais e reduzindo a fragilização potencial.

A equipe diz que as propriedades tentadoras dessas novas ligas são comparáveis ​​às ligas comerciais.

O professor Simon Linge, vice-reitor da Universidade de Sydney, disse que o estudo forneceu um novo sistema de liga de titânio com uma ampla gama de propriedades mecânicas ajustáveis, alta capacidade de fabricação, enorme potencial de redução de emissões e o primeiro desse tipo. O Material Design fornece insights.

O projeto da equipe, que incorpora ideias de economia circular, é promissor para a produção de novas ligas de titânio a partir de resíduos industriais e materiais de baixa qualidade, disseram os pesquisadores.

Além disso, a fragilização por oxigênio é um grande desafio metalúrgico não apenas para o titânio, mas também para outros metais importantes, como zircônio, nióbio, molibdênio e suas ligas. A nova pesquisa pode fornecer um modelo para mitigar esses problemas de fragilização por oxigênio por meio de impressão 3D e projeto microestrutural.