새로운 다공성 티타늄 합금 콜드 스프레이 기술의 준비 결과

강도 40 % 증가 : 새로운 다공성 티타늄 합금 콜드 스프레이 기술의 준비 결과


   다공성 티타늄 합금 재료는 무엇을 할 수 있습니까? 그것을 만드는 방법? 이것은 코넬 대학과 MIT의 연구팀과 다른 대학 협력 프로젝트가 개발 한 최신 3D 프린팅 (콜드 스프레이) 기술로 답할 수 있습니다. 이 연구는 "Applied Materials Today"저널에 게재되었습니다. 올해 11 월 9 일 "초음속 충격 3D 프린팅에 의한 다공성 티타늄 합금 준비"라는 제목으로.


   이 사진은 콜드 스프레이 3D 프린팅으로 만든 티타늄 합금에 부착 된 세포를 보여 주며,이 물질의 생체 적합성을 보여줍니다.

   이 공식 계정 독자의 일반적인 지식 구조에 있으며 콜드 스프레이 및 3D 프린팅과 같은 기본 개념은 반복되지 않습니다. 간단히 말해서,이 기술은 주로 분말 초음속 충격을 사용하여 고체 결합을 형성하여 용융 온도보다 훨씬 낮은 조건에서 고강도 다공성 티타늄 합금을 생성하고 후열 처리를 통해 기계적 특성을 더욱 향상시키고 최종적으로 적용 할 수 있습니다. 정형 외과 이식 분야에서. 도 1에 도시 된 바와 같이.

   일반 금속 3D 프린팅은 분말을 층별로 용융 및 응고시키는 고온 처리의 영향을 받아 잔류 응력이 크고 기계적 특성이 떨어집니다. 콜드 스프레이 기술은이 결함을 보완 할 수 있습니다. 일반적으로 분말은 임계 속도 (밀도가 높은 고체가 형성되는 속도)와 침식 속도 (과속으로 인해 분말이 파손되어 결합 할 수 없음) 사이에서 최적의 속도를 선택하고 노즐을 통해 발사됩니다. 기판에. "그림과 비슷하지만 3D 프린팅은 더 많이 축적 될 것입니다."


연구팀은 유체 역학 계산을 사용하여 티타늄 합금의 임계 속도 (약 600m / s)보다 약간 낮은 속도를 결정했으며 높은 변형률을 사용하여 입자 크기가 45 ~ 106μm 인 Ti-6Al-4V 분말을 동적으로 인쇄했습니다. 다른 3D 프린팅 티타늄 합금보다 강도가 42 % 더 높은 다공성 구조 재료 (겉보기 탄성률 51.7 ± 3.2gpa, 겉보기 압축 항복 강도 535 ± 35mpa, 다공성 30 ± 2 %)가 제조되었습니다.

   이 프로세스는 기술적으로 콜드 스프레이로 알려져 있지만 일부 열처리가 필요합니다. 이 입자들이 충돌하고 서로 결합 할 때 연구원들은 금속을 가열하여 이러한 구성 요소가 서로 확산되어 균질 한 물질처럼 침전되도록합니다.

연구진은 "이 다공성 구조를 사용하여 임플란트를 만들어 인체에 이식하면 뼈가이 구멍에서 자라서 생물학적으로 고정 될 수 있습니다."라고 말했습니다. "이는 임플란트의 풀림을 줄이는 데 도움이됩니다. 큰 문제입니다. 임플란트가 풀려서 많은 통증을 유발하기 때문에 임플란트를 다시 외과 적으로 제거해야하는 환자가 많습니다."

   프로젝트가 중점을두고있는 정형 외과 이식 외에도, 본질적으로 소성 변형을 견딜 수있는 모든 금속 재료가이 공정의 이점을 얻을 수 있습니다. 건설, 운송 및 에너지와 같은 대규모 산업 응용 분야에 많은 기회를 제공합니다. 

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