Un equipo de investigación dirigido por los Profs.Zhang Zhefeng y Zhang Zhenjun, del Instituto de Investigación de Metales de la Academia de Ciencias de China, han propuesto una estrategia innovadora para fabricar una aleación de titanio impresa en 3D antifatiga regulando por separado su microestructura y defectos, denominada preparación de fabricación con aditivos netos (NAMP).).

La investigación espublicadoen el diarioNaturaleza.

La fabricación aditiva (AM), también conocida como impresión tridimensional (3D), es una tecnología disruptiva en el campo de la fabricación.Sin embargo, el pobre rendimiento a la fatiga de los materiales impresos en 3D bajo cargas cíclicas, en comparación con la fabricación tradicional, limita seriamente la aplicación de dichos materiales como componentes estructurales en campos importantes como la exploración espacial y la aviación.

En este estudio, en términos de sus teorías anteriores de predicción de la fatiga, los investigadores propusieron un concepto innovador: las microestructuras impresas en 3D (es decir, las microestructuras Net-AM) tienen una alta resistencia a la fatiga natural.Sin embargo, el rendimiento de baja fatiga de los materiales 3D puede verse eclipsado por los efectos negativos de los microhuecos inducidos por el proceso de impresión actual.

Para verificar este concepto, inventaron el proceso de fabricación aditiva neta (NAMP), que incluye un prensado isostático en caliente (HIP) para eliminar los microhuecos y un posterior proceso de alta temperatura y corto tiempo (HTSt).tratamiento térmicopara restaurar la microestructura AM con un fino listón de martensita, que puede restaurar con éxito una microestructura Net-AM casi libre de huecos en la aleación de titanio.

Curiosamente, la microestructura Net-AM tiene una resistencia a la fatiga notablemente alta, que supera la resistencia de todas las demás aleaciones de titanio fabricadas aditivamente e incluso forjadas.La microestructura Net-AM también muestra la resistencia a la fatiga específica más alta (es decir, resistencia a la fatiga/densidad) de todos los materiales reportados en el mundo.

Las grietas por fatiga de las microestructuras preparadas mediante el proceso NAMP normalmente se nucleaban en límites de grano primarios limpios y en una fina malla de martensita, evitando con éxito muchas debilidades tradicionales por fatiga y previniendo la acumulación de daños localizados, exhibiendo así una resistencia a la fatiga extremadamente alta.

Este estudio revela la fatiga naturalmente elevadaresistenciade los impresos en 3Dmicroestructuray las ventajas potenciales del 3Dtecnología de impresiónen la producción de componentes estructurales, y también señala direcciones claras para la impresión 3D anti-fatigafabricación.