Le nouvel alliage de titane a la résistance spécifique la plus élevée de tous les 3D

Les ingénieurs de l'Université Monash ont développé un nouvel alliage de titane imprimable en 3D avec une microstructure unique qui le rend ultra-résistant. Non seulement il est plus résistant que la plupart des autres formes de titane, mais il a le rapport résistance/poids le plus élevé de tous les métaux imprimés en 3D jamais fabriqués.

Les alliages de titane sont déjà prisés dans l'industrie grâce à leur résistance et leur poids relativement léger, ce qui les rend parfaits pour les avions et autres véhicules. Mais il y a toujours place à l'amélioration, et le nouvel alliage Monash offre non seulement une plus grande résistance, mais parce qu'il est imprimé en 3D, il est beaucoup plus facile de le transformer en n'importe quelle forme nécessaire.

L'équipe commence par une technique d'impression 3D courante où un lit de métal en poudre est fondu par un laser, le fusionnant en un solide couche par couche. Dans ce cas, ce métal en poudre est l'alliage bêta-titane couramment utilisé. Ensuite, le matériau subit un traitement thermique à des températures comprises entre 480 et 520 °C (896 et 968 °F), ce qui produit une microstructure qui confère à l'alliage son incroyable résistance.

Le processus de traitement provoque la précipitation des particules de titane en nanograins, qui fusionnent dans des structures « nanotwin » qui partagent chacune un côté commun. L'équipe affirme qu'il s'agit du premier alliage de titane à présenter ce type de structure, et cela le rend beaucoup plus résistant que d'habitude.

Lors de tests, l'équipe a démontré que le nouvel alliage de titane avait à la fois des résistances à l'allongement et à la traction (étirement et tension, respectivement) de plus de 1 600 MPa. Pour référence, la plupart des alliages de titane commerciaux atteignent environ 1 000 MPa. Il s'agit également de la résistance spécifique la plus élevée pour tout autre alliage métallique imprimé en 3D, selon l'équipe.

"Nos découvertes offrent une toute nouvelle approche du renforcement par précipitation dans les alliages commerciaux qui peut être utilisée pour produire de vrais composants de forme complexe pour une application porteuse", a déclaré le professeur Aijun Huang, chercheur principal de l'étude. "Cette application est encore absente pour tous les alliages de titane à ce jour. L'impression 3D et le traitement thermique simple signifient également que le coût du processus est considérablement réduit par rapport à d'autres matériaux de résistance similaire."

La recherche a été publiée dans la revue Nature Materials.

Source : Université Monash