Herstellungsergebnisse der neuen Kaltspritztechnologie aus poröser Titanlegierung

Festigkeit um 40% erhöht: Herstellungsergebnisse der neuen Kaltspritztechnologie aus poröser Titanlegierung


   Was können poröse Titanlegierungsmaterialien tun? Wie man es macht? Dies kann durch die neueste 3D-Drucktechnologie (Kältespray) beantwortet werden, die vom Forschungsteam der Cornell University und des MIT sowie von anderen Universitätskooperationsprojekten entwickelt wurde. Die Forschung wurde in der Zeitschrift "Applied Materials Today" veröffentlicht. am 9. November dieses Jahres unter dem Titel "Herstellung poröser Titanlegierungen durch Überschall-3D-Druck".


   Dieses Bild zeigt Zellen, die an einer Titanlegierung haften, die durch Kaltspritz-3D-Druck hergestellt wurde, was die Biokompatibilität dieses Materials zeigt.

   Liegt in der allgemeinen Wissensstruktur der Leser dieses offiziellen Kontos, werden grundlegende Konzepte wie Kaltspritzen und 3D-Druck nicht wiederholt. Einfach ausgedrückt verwendet diese Technologie hauptsächlich pulverförmigen Überschallschlag, um Festkörperbindungen zu bilden, um hochfeste poröse Titanlegierungen unter Bedingungen weit unterhalb der Schmelztemperatur herzustellen, und kann die mechanischen Eigenschaften durch Nachwärmebehandlung weiter verbessern und schließlich anwenden Im Bereich der orthopädischen Transplantation. Wie in FIG.

   Normaler Metall-3D-Druck wird durch die Hochtemperaturverarbeitung des Schmelzens und Verfestigens des Pulvers Schicht für Schicht beeinträchtigt, was zu einer großen Restspannung und schlechten mechanischen Eigenschaften führt. Die Kaltspritztechnologie kann diesen Defekt ausgleichen. Normalerweise wählt das Pulver eine optimale Geschwindigkeit zwischen der kritischen Geschwindigkeit (der Geschwindigkeit, mit der sich dichte Feststoffe bilden) und der Erosionsgeschwindigkeit (Überdrehzahl führt dazu, dass das Pulver bricht und nicht kombiniert werden kann) und wird durch die Düse gestartet. Auf dem Untergrund. "Ähnlich wie beim Malen, aber beim 3D-Druck wird sich mehr ansammeln."


Das Forscherteam verwendete strömungsmechanische Berechnungen, um eine Geschwindigkeit zu bestimmen, die geringfügig unter der kritischen Geschwindigkeit der Titanlegierung (etwa 600 m / s) liegt, und verwendete eine hohe Dehnungsrate, um Ti-6Al-4V-Pulver mit einer Partikelgröße zwischen 45 und 106 μm dynamisch zu drucken. Es wurde ein poröses Strukturmaterial (scheinbarer Modul 51,7 ± 3,2 gpa, scheinbare Druckstreckgrenze 535 ± 35 mpa, Porosität 30 ± 2%) mit 42% höherer Festigkeit als andere 3D-gedruckte Titanlegierungen hergestellt.

   Obwohl dieses Verfahren technisch als Kaltspritzen bekannt ist, beinhaltet es eine gewisse Wärmebehandlung. Wenn diese Partikel kollidieren und sich miteinander verbinden, erhitzen die Forscher das Metall, damit diese Komponenten ineinander diffundieren und sich wie eine homogene Substanz absetzen.

Die Forscher erwähnten: "Wenn wir diese poröse Struktur verwenden, um Implantate herzustellen und sie in den menschlichen Körper zu implantieren, können Knochen in diesen Poren wachsen und biologisch fixiert werden." "Dies hilft, die Lockerung des Implantats zu verringern. Es ist eine große Sache. Es gibt viele Patienten, die das Implantat erneut chirurgisch entfernen müssen, da das Implantat locker ist und starke Schmerzen verursacht."

   Neben der orthopädischen Transplantation, auf die sich das Projekt konzentriert, kann im Wesentlichen jedes Metallmaterial, das einer plastischen Verformung standhält, von diesem Prozess profitieren. Es bietet viele Möglichkeiten für größere industrielle Anwendungen wie Bau, Transport und Energie. 

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