新しい多孔質チタン合金コールドスプレー技術の準備結果

強度が40%向上:新しい多孔質チタン合金コールドスプレー技術の準備結果


   多孔質チタン合金材料は何ができますか?作り方は?これは、コーネル大学とMITの研究チームおよび他の大学の共同プロジェクトによって開発された最新の3D印刷(コールドスプレー)技術によって答えることができます。この研究は、ジャーナル「AppliedMaterialsToday」に掲載されました。今年11月9日、「超音速衝撃3D印刷による多孔質チタン合金の調製」というタイトルで。


   この写真は、コールドスプレー3D印刷で作られたチタン合金に付着している細胞を示しています。これは、この材料の生体適合性を示しています。

   この公式アカウントの読者の一般的な知識構造にあるため、コールドスプレーや3Dプリントなどの基本的な概念は繰り返されません。簡単に言えば、この技術は主に粉末超音速衝撃を利用して固相結合を形成し、溶融温度をはるかに下回る条件下で高強度の多孔質チタン合金を製造し、後熱処理によって機械的特性をさらに向上させ、最終的に適用することができます。整形外科移植の分野で。図1に示すように。

   通常の金属3D印刷は、粉末を層ごとに溶融および固化する高温処理の影響を受け、大きな残留応力と不十分な機械的特性をもたらします。コールドスプレー技術はこの欠陥を補うことができます。通常、粉末は危険速度(高密度の固体が形成される速度)と侵食速度(速度が速すぎると粉末が壊れて結合できなくなる)の間で最適な速度を選択し、ノズルから発射されます。基板上。「絵画に似ていますが、3Dプリントはより多く蓄積されます。」


研究チームは、流体力学計算を使用して、チタン合金の臨界速度(約600m / s)よりわずかに遅い速度を決定し、高ひずみ速度を使用して、粒子サイズが45〜106μmのTi-6Al-4V粉末を動的に印刷しました。他の3Dプリントチタン合金よりも42%高い強度の多孔質構造材料(見かけの弾性率51.7±3.2gpa、見かけの圧縮降伏強度535±35mpa、気孔率30±2%)が製造されました。

   このプロセスは技術的にはコールドスプレーとして知られていますが、ある程度の熱処理が必要です。これらの粒子が衝突して結合すると、研究者は金属を加熱してこれらの成分を互いに拡散させ、均質な物質のように沈降させます。

研究者たちは、「この多孔質構造を使用してインプラントを作成し、人体にインプラントすると、骨がこれらの細孔内で成長し、生物学的に固定される可能性がある」と述べています。「これはインプラントの緩みを減らすのに役立ちます。それは大したことです。インプラントが緩んでいて多くの痛みを引き起こすので、インプラントを再び外科的に取り除く必要がある多くの患者がいます。」

   プロジェクトが焦点を当てている整形外科移植に加えて、本質的に、塑性変形に耐えることができるすべての金属材料は、このプロセスから利益を得ることができます。それは、建設、輸送、エネルギーなどの大規模な産業用途に多くの機会をもたらします。 

このソーステキストの詳細追加の翻訳情報に必要なソーステキスト

フィードバックを送信する

サイドパネル