นักวิจัยพัฒนาโลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงพิมพ์ 3 มิติที่มีความยืดหยุ่นสูง
โดย:
SD
[IP: 84.252.112.xxx]
เมื่อ: 2023-04-24 16:05:01
เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Texas A&M ได้แสดงความสามารถในการยืดหยุ่นยิ่งยวดที่เหนือชั้นด้วยการสร้างโลหะผสมจำรูปร่างผ่านการหลอมผงแป้งด้วยเลเซอร์ ซึ่งเกือบสองเท่าของความยืดหยุ่นยิ่งยวดสูงสุดที่รายงานในวรรณกรรมสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ โลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงนิกเกิล-ไททาเนียมมีการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากความสามารถในการกลับคืนสู่รูปร่างเดิมเมื่อให้ความร้อนหรือเมื่อกำจัดความเค้นที่เกิดขึ้น ดังนั้นจึงสามารถใช้ในด้านชีวการแพทย์และอวกาศสำหรับใส่ขดลวด รากฟันเทียม อุปกรณ์ผ่าตัด และปีกเครื่องบิน อย่างไรก็ตาม การพัฒนาและประดิษฐ์วัสดุเหล่านี้อย่างเหมาะสมจำเป็นต้องมีการวิจัยอย่างละเอียดเพื่อระบุคุณสมบัติเชิงหน้าที่และตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค ดร. Lei Xue อดีตนักศึกษาปริญญาเอกจาก Department of Materials Science and Engineering และผู้เขียนคนแรกของสิ่งพิมพ์กล่าวว่า "Shape Memory Alloys เป็นวัสดุอัจฉริยะที่สามารถจดจำรูปร่างที่มีอุณหภูมิสูงได้" "แม้ว่าจะสามารถใช้ประโยชน์ได้หลายวิธี แต่การสร้างโลหะผสมจำ รูปร่าง ให้เป็นรูปทรงที่ซับซ้อนนั้นจำเป็นต้องมีการปรับแต่งอย่างละเอียดเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุจะแสดงคุณสมบัติที่ต้องการ" ฟิวชั่นเบดผงด้วยเลเซอร์เป็นเทคนิคการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุซึ่งนำเสนอวิธีในการผลิตโลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงนิกเกิล-ไททาเนียมอย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล ซึ่งเป็นเส้นทางสู่การผลิตหรือการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เทคนิคนี้คล้ายกับการพิมพ์ 3 มิติด้วยโพลิเมอร์ โดยใช้เลเซอร์ในการหลอมผงโลหะหรือโลหะผสมทีละชั้น กระบวนการทีละชั้นมีประโยชน์เพราะสามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งไม่สามารถทำได้ในการผลิตแบบดั้งเดิม "การใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เรากระจายผงโลหะผสมบนพื้นผิว จากนั้นใช้เลเซอร์เพื่อละลายผง ก่อตัวเป็นหนึ่งชั้นเต็ม" Xue กล่าว "เราทำซ้ำชั้นนี้ สแกนรูปแบบเดียวกันหรือแตกต่างกันจนกว่าจะมีโครงสร้างที่ต้องการ" น่าเสียดายที่วัสดุนิกเกิล-ไททาเนียมส่วนใหญ่ไม่สามารถทนต่อกระบวนการฟิวชั่นเบดผงด้วยเลเซอร์ในปัจจุบันได้ ซึ่งมักส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องในการพิมพ์ เช่น ความพรุน การบิดงอ หรือการหลุดร่อนที่เกิดจากการไล่ระดับความร้อนขนาดใหญ่และความเปราะบางจากออกซิเดชัน นอกจากนี้ เลเซอร์ยังสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบของวัสดุได้เนื่องจากการระเหยระหว่างการพิมพ์ เพื่อต่อสู้กับปัญหานี้ นักวิจัยได้ใช้กรอบการเพิ่มประสิทธิภาพที่พวกเขาสร้างขึ้นในการศึกษาก่อนหน้านี้ ซึ่งสามารถกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมเพื่อให้ได้โครงสร้างที่ปราศจากข้อบกพร่องและคุณสมบัติของวัสดุเฉพาะ ด้วยโครงร่างนี้ ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและพารามิเตอร์กระบวนการที่ละเอียด นักวิจัยประดิษฐ์ชิ้นส่วนนิกเกิล-ไททาเนียมที่แสดงค่าความยืดหยุ่นยิ่งยวดต่อแรงดึงที่อุณหภูมิห้องอย่างสม่ำเสมอที่ 6% ในสภาพขณะพิมพ์ (โดยไม่ต้องใช้ความร้อนหลังการผลิต) ระดับของความยืดหยุ่นยิ่งยวดนี้เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าของปริมาณที่เคยพบในวรรณกรรมสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ ความสามารถในการผลิตโลหะผสมจำรูปร่างผ่านการพิมพ์ 3 มิติพร้อมความยืดหยุ่นยิ่งยวดที่เพิ่มขึ้น หมายความว่าวัสดุมีความสามารถในการจัดการกับการเสียรูปที่เกิดขึ้นได้มากขึ้น การใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อพัฒนาวัสดุที่เหนือกว่าเหล่านี้จะช่วยลดต้นทุนและเวลาของกระบวนการผลิต ในอนาคต นักวิจัยหวังว่าการค้นพบของพวกเขาจะนำไปสู่การใช้โลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างนิกเกิล-ไททาเนียมที่พิมพ์เพิ่มขึ้นในการใช้งานด้านชีวการแพทย์และอวกาศ "การศึกษานี้สามารถใช้เป็นแนวทางในการพิมพ์โลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงนิกเกิล-ไททาเนียมที่มีคุณสมบัติเชิงกลและการทำงานที่ต้องการ" Xue กล่าว "หากเราปรับแต่งพื้นผิวผลึกศาสตร์และโครงสร้างจุลภาคได้ ก็จะมีการนำโลหะผสมจำรูปร่างเหล่านี้ไปประยุกต์ใช้ได้มากขึ้น"
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
