Le nouvel alliage de titane est imprimé en 3D par une technique de fusion laser sur lit de poudre.
Des ingénieurs de l’université Monash ont mis au point un nouvel alliage de titane imprimable en 3D dont la microstructure unique le rend ultra résistant. Non seulement il est plus résistant que la plupart des autres formes de titane, mais il présente le rapport résistance/poids le plus élevé de tous les métaux imprimés en 3D jamais réalisés.
Les alliages de titane sont déjà prisés dans l’industrie grâce à leur résistance et à leur poids relativement léger, ce qui les rend parfaits pour les avions et autres véhicules. Mais il est toujours possible de les améliorer. Le nouvel alliage de Monash est non seulement plus résistant, mais, comme il est imprimé en 3D, il est beaucoup plus facile de lui donner la forme voulue.
L’équipe part d’une technique d’impression 3D courante : un lit de poudre métallique est fondu par un laser, qui le fusionne en un solide couche par couche. Dans ce cas, le métal en poudre est un alliage de bêta-titane couramment utilisé. Ensuite, le matériau subit un traitement thermique à des températures comprises entre 480 et 520 °C, ce qui produit une microstructure qui confère à l’alliage son incroyable résistance.
Le processus de traitement fait précipiter les particules de titane en nanograins, qui fusionnent en structures « nanotwin » partageant chacune un côté commun. Selon l’équipe, il s’agit du premier alliage de titane à présenter ce type de structure, qui le rend beaucoup plus résistant que d’habitude.
Lors de tests, l’équipe a démontré que le nouvel alliage de titane présentait une résistance à l’allongement et à la traction (étirement et tension, respectivement) de plus de 1 600 MPa. À titre de référence, la plupart des alliages de titane commerciaux ont une résistance maximale d’environ 1 000 MPa. Selon l’équipe, il s’agit également de la résistance spécifique la plus élevée pour tout autre alliage métallique imprimé en 3D.
Le mégapascal, de symbole MPa, est une unité de pression ou de contrainte valant un million de pascals
« Nos résultats offrent une approche totalement nouvelle du renforcement par précipitation dans les alliages commerciaux, qui peut être utilisée pour produire des composants réels de forme complexe pour des applications de support de charge », a déclaré le professeur Aijun Huang, chercheur principal de l’étude. « Cette application est encore absente pour tout alliage de titane à ce jour. L’impression 3D associée à un traitement thermique simple signifie également que le coût du processus est considérablement réduit par rapport à d’autres matériaux présentant une résistance similaire. »
