La aleación de titanio más dura del mundo creada mediante tecnología de impresión 3D

Los científicos han logrado nuevos resultados al aplicar la tecnología de impresión 3D a las aleaciones de titanio, duplicando la resistencia del material y ampliando sus posibles aplicaciones en la industria aeroespacial.

Una nueva aleación de titanio alcanza una resistencia a la fatiga récord. Foto: iStock

La Academia China de Ciencias (CAS) detalló el logro en un estudio publicado en la revista Nature el 28 de febrero. La investigación fue resultado de la colaboración entre los científicos Zhang Zhenjun y Zhang Zhefeng, del Laboratorio de Ciencia de Materiales de Shenyang del Instituto de Investigación de Materiales de la CAS, y Robert Ritchie, de la Universidad de California, Berkeley. Según el artículo, la idea de la investigación surgió en China y las muestras de material también se crearon allí. Ritchie participó en el proceso de revisión.

Aunque la impresión 3D ha revolucionado la fabricación, su uso se limita a la fabricación de piezas que requieren alta resistencia a la fatiga. La resistencia a la fatiga es la capacidad de una pieza de una máquina para resistir daños por fatiga, como picaduras en los engranajes y grietas superficiales.

La impresión 3D de metal, que utiliza láseres para fundir polvo metálico y estratificarlo en formas complejas en poco tiempo, es ideal para fabricar rápidamente componentes grandes y complejos. Sin embargo, el alto calor generado por los potentes rayos láser que se suelen utilizar durante la impresión puede provocar la formación de bolsas de aire dentro de la pieza, lo que puede afectar el rendimiento de la aleación. Estas pequeñas bolsas pueden convertirse en una fuente de tensión, provocando agrietamiento prematuro y reduciendo la resistencia a la fatiga del material.

Para resolver este problema, el equipo decidió producir una aleación de titanio sin poros. Desarrollaron un proceso con Ti-6Al-4V, una aleación de titanio, aluminio y vanadio, que logró la mayor resistencia a la fatiga de todas las aleaciones de titanio conocidas. Según Zhang Zhenjun, el proceso comienza con una operación de prensado isotérmico en caliente para eliminar los poros, seguida de un enfriamiento rápido antes de que se produzcan cambios en la estructura interna de la aleación. El proceso dio como resultado una aleación porosa con un aumento del 106 % en la resistencia a la fatiga por tracción, pasando de los 475 MPa estándar a los 978 MPa, lo que supone un récord mundial .

Zhang Zhenjun afirmó que este logro es prometedor para aplicaciones en industrias que requieren materiales ligeros, como la aeroespacial y los vehículos de nuevas energías. Hasta el momento, el material solo se ha producido a escala de prototipo, con forma de mancuerna, cuya parte más delgada mide 3 mm, demasiado pequeña para aplicaciones prácticas. Si bien la tecnología aún se encuentra en fase experimental, tiene un gran potencial para la fabricación de dispositivos complejos.

Según la CAS, muchas piezas aeroespaciales, como la tobera de los cohetes de la NASA, el fuselaje del caza J-20 y la tobera de combustible del avión C919 de China, se han creado mediante impresión 3D. Con la posibilidad de ampliar su alcance en el futuro, esta nueva tecnología se aplicará de forma más amplia.

An Khang (según Tech Times )

Enlace de origen: https://vnexpress.net/hop-kim-titan-cung-nhat-the-gioi-tao-bang-cong-nghe-in-3d-4717137.html