Australische Wissenschaftler entwickeln neue Klasse von Titanlegierungen

Ein Team der RMIT University in Melbourne hat durch die Integration von Legierungs- und 3D-Druckverfahren eine neue Klasse von Titanlegierungen geschaffen, die unter Spannung fest und nicht spröde sind.

Die Innovation wurde von der RMIT University und der University of Sydney in Zusammenarbeit mit der Hong Kong Polytechnic University und dem Unternehmen Hexagon Manufacturing Intelligence in Melbourne vorangetrieben. Die Titanlegierungen des Teams bestehen aus Alpha-Titan- und Beta-Titan-Phasen, verstärkt durch Sauerstoff und Eisen. Diese günstigen und reichlich vorhandenen Elemente haben bisher die Entwicklung von starken und duktilen Alpha-Beta-Titan-Sauerstoff-Eisen-Legierungen behindert.

“Die Wiederverwendung von Abfällen und minderwertigen Materialien hat das Potenzial, einen wirtschaftlichen Mehrwert zu schaffen und den hohen Kohlenstoff-Fußabdruck der Titanindustrie zu verringern”, sagte Ma Qian vom RMIT Centre for Additive Manufacturing in der School of Engineering.

Die Forschenden setzten das 3D-Druckverfahren Laser Directed Energy Deposition (L-DED) ein, um ihre Legierungen aus Metallpulver zu drucken.

“Ein entscheidender Faktor für uns war die Kombination unserer Legierungskonzepte mit der Entwicklung des 3D-Druckverfahrens, wodurch eine Reihe von Legierungen identifiziert werden konnte, die fest, dehnbar und leicht zu drucken sind”, so Qian.

Die neuartigen Legierungen konkurrieren mit kommerziellen Legierungen und bieten ein breites und einstellbares Spektrum an mechanischen Eigenschaften. Ihre Verwendung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Emissionen und ein enormes Potenzial für innovative Materialdesigns. Die Forschenden betonen das Potenzial ihrer Ergebnisse für Anwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Biomedizin, Chemietechnik, Raumfahrt und Energietechnik.

Die Hauptautorin Dr. Tingting Song, RMIT Vice-Chancellor’s Research Fellow, sagte, das Team stehe “am Anfang einer großen Reise, vom Nachweis unserer neuen Konzepte hier hin zu industriellen Anwendungen”.

“Es gibt Grund zur Freude – der 3D-Druck bietet einen grundlegend anderen Weg zur Herstellung neuartiger Legierungen und hat deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren”, sagte sie. “Es gibt eine potenzielle Möglichkeit für die Industrie, Titan-Sauerstoff-Eisen-Legierungen aus Abfallschwämmen, recycelte hochsauerstoffhaltige Titanpulver oder Titanpulver aus hochsauerstoffhaltigem Titanschrott mit unserem Ansatz wiederzuverwenden.”