새로운 티타늄 합금은 모든 3D 중에서 가장 높은 비강도를 가집니다.

Monash University의 엔지니어들은 독특한 미세 구조를 지닌 새로운 3D 프린팅 가능한 티타늄 합금을 개발하여 초강력을 구현했습니다. 티타늄은 대부분의 다른 형태의 티타늄보다 강할 뿐만 아니라 지금까지 만들어진 모든 3D 프린팅 금속 중에서 무게 대비 강도 비율이 가장 높습니다.

티타늄 합금은 강도와 ​​상대적으로 가벼운 무게 덕분에 이미 업계에서 높은 평가를 받고 있으며, 이는 항공기 및 기타 차량에 적합합니다. 그러나 항상 개선의 여지는 있습니다. 새로운 Monash 합금은 더 뛰어난 강도를 자랑할 뿐만 아니라 3D 프린팅으로 제작되었기 때문에 필요한 어떤 모양이든 훨씬 쉽게 만들 수 있습니다.

팀은 분말 금속 층을 레이저로 녹여 층별로 고체로 융합시키는 일반적인 3D 프린팅 기술로 시작합니다. 이 경우, 그 분말 금속은 일반적으로 사용되는 베타-티타늄 합금입니다. 다음으로, 재료는 480~520°C(896~968°F) 사이의 온도에서 열처리를 거쳐 합금에 놀라운 강도를 부여하는 미세 구조를 생성합니다.

처리 과정을 통해 티타늄 입자가 나노그레인으로 함께 침전되고, 나노그레인은 각각 공통 측면을 공유하는 "나노트윈(nanotwin)" 구조로 합쳐집니다. 팀은 이것이 이런 종류의 구조를 나타내는 최초의 티타늄 합금이며, 평소보다 훨씬 더 강하다고 말합니다.

테스트에서 팀은 새로운 티타늄 합금이 1,600MPa 이상의 신장률과 인장 강도(각각 신장률과 인장력)를 모두 가짐을 입증했습니다. 참고로 대부분의 상업용 티타늄 합금의 최고치는 약 1,000MPa입니다. 이는 또한 다른 3D 프린팅 금속 합금에 있어서 가장 높은 비강도라고 연구팀은 말합니다.

이번 연구의 수석 연구원인 Aijun Huang 교수는 "우리의 연구 결과는 하중 지지 응용 분야를 위한 복잡한 형상의 실제 부품을 생산하는 데 사용할 수 있는 상업용 합금의 석출 강화에 대한 완전히 새로운 접근 방식을 제공합니다."라고 말했습니다. "현재까지 티타늄 합금에는 이 응용 프로그램이 아직 없습니다. 3D 프린팅과 간단한 열처리는 유사한 강도를 가진 다른 재료에 비해 공정 비용이 크게 절감된다는 것을 의미합니다."

이 연구는 Nature Materials 저널에 게재되었습니다.

출처: 모나쉬 대학교