Paduan Titanium Terkeras di Dunia Dibuat Menggunakan Teknologi Pencetakan 3D

[iklan_1]

Para ilmuwan telah mencapai hasil baru dengan menerapkan teknologi pencetakan 3D pada paduan titanium, menggandakan kekuatan material dan memperluas potensi aplikasinya di bidang kedirgantaraan.

Paduan titanium baru memiliki kekuatan fatik tertinggi yang pernah tercatat. Foto: iStock — Paduan titanium baru memiliki kekuatan fatik tertinggi yang pernah tercatat. Foto: *iStock*

Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS) merinci pencapaian tersebut dalam sebuah studi yang diterbitkan di jurnal Nature pada 28 Februari. Penelitian ini merupakan hasil kolaborasi antara ilmuwan Zhang Zhenjun dan Zhang Zhefeng dari Laboratorium Ilmu Material Shenyang, Institut Penelitian Material CAS, dan Robert Ritchie dari Universitas California, Berkeley. Menurut makalah tersebut, ide penelitian ini lahir di Tiongkok dan sampel material juga dibuat di sana. Ritchie berpartisipasi dalam proses peninjauan.

Meskipun pencetakan 3D telah merevolusi manufaktur, penggunaannya terbatas pada fabrikasi komponen yang membutuhkan ketahanan lelah yang tinggi. Kekuatan lelah atau ketahanan lelah adalah kemampuan komponen mesin untuk menahan kerusakan akibat kelelahan seperti pengelupasan roda gigi dan retak permukaan.

Pencetakan 3D logam, yang menggunakan laser untuk melelehkan serbuk logam dan melapisinya menjadi bentuk-bentuk kompleks dalam waktu singkat, sangat ideal untuk memproduksi komponen besar dan kompleks dengan cepat. Namun, panas tinggi yang dihasilkan oleh sinar laser berkekuatan tinggi yang biasanya digunakan selama pencetakan dapat menyebabkan terbentuknya kantong udara di dalam komponen, yang dapat memengaruhi kinerja paduan. Kantong-kantong kecil ini dapat menjadi sumber tegangan, yang menyebabkan keretakan dini, sehingga mengurangi masa lelah material.

Untuk mengatasi masalah ini, tim memutuskan untuk memproduksi paduan titanium tanpa pori. Mereka mengembangkan proses menggunakan Ti-6Al-4V, paduan titanium-aluminium-vanadium, yang mencapai kekuatan fatik tertinggi di antara semua paduan titanium yang diketahui. Menurut Zhang Zhenjun, proses ini dimulai dengan operasi pengepresan isotermal panas untuk menghilangkan pori-pori, diikuti dengan pendinginan cepat sebelum terjadi perubahan struktur internal paduan. Proses ini menghasilkan paduan berpori dengan peningkatan kekuatan fatik tarik sebesar 106%, dari standar 475 MPa menjadi 978 MPa, yang sekaligus memecahkan rekor dunia .

Zhang Zhenjun mengatakan pencapaian ini menjanjikan untuk aplikasi di industri yang membutuhkan material ringan, seperti kedirgantaraan dan kendaraan energi baru. Sejauh ini, material tersebut baru diproduksi dalam skala prototipe, berbentuk seperti dumbel dengan bagian tertipis berukuran 3 mm, terlalu kecil untuk aplikasi praktis. Meskipun teknologi ini masih dalam tahap percobaan, teknologi ini memiliki potensi besar untuk memproduksi perangkat yang kompleks.

Menurut CAS, banyak komponen kedirgantaraan, termasuk nosel pada roket NASA, badan pesawat jet tempur J-20, dan nosel bahan bakar pada pesawat C919 Tiongkok, telah dibuat menggunakan teknologi cetak 3D. Dengan kemampuan untuk meningkatkan skala di masa mendatang, teknologi baru ini akan diterapkan secara lebih luas.

Komentar (0)