Ny porös titanlegering Kallsprayteknologi Förberedelser Resultatstyrka ökade med 40%

Vad kanporöst titanlegeringsmaterial gör? Hur man gör det? Detta kan besvaras med den senaste tekniken för 3D-utskrift (kall spray) som utvecklats av forskargruppen vid Cornell University och MIT och andra universitet' samarbetsprojekt. Forskningen publicerades i tidskriften" Applied Materials Today." den 9 november i år under titeln" Preparation of Porous Titanium Alloy by Supersonic Impact 3D Printing" ;.

3

Denna bild visar cellerna som fäster vid en titanlegering tillverkad av 3D-utskrift med kall spray, vilket visar biokompatibiliteten för detta material.

Enkelt uttryckt använder denna teknik huvudsakligen pulver supersonisk inverkan för att bilda en solid state-bindning, som producerar höghållfasta porösa titanlegeringar under förhållanden långt under smälttemperaturen, och kan ytterligare förbättra de mekaniska egenskaperna genom eftervärmebehandling och slutligen tillämpa den i inom ortopedisk transplantation. Såsom visas i FIG.

Normal 3D-utskrift av metall kommer att resultera i hög restspänning och dåliga mekaniska egenskaper på grund av hög temperaturbearbetning av pulversmältning och stelning lager för lager. Kallsprayteknik kan kompensera för denna defekt. Vanligtvis väljer pulvret en optimal hastighet mellan den kritiska hastigheten (den hastighet med vilken täta fasta ämnen bildas) och erosionshastigheten (överhastighet kommer att få pulvret att brytas och kan inte kombineras), och det kommer att lanseras genom munstycket. På underlaget." Liknar målning, men 3D-utskrift kommer att samlas mer."


33

Forskargruppen använde beräkningar av vätskemekanik för att bestämma en hastighet som var något lägre än den kritiska hastigheten för titanlegeringen (cirka 600 m / s) med en hög töjningshastighet för att dynamiskt skriva ut Ti-6Al-4V-pulver med en partikelstorlek mellan 45 och 106μm . Slutligen tillverkades ett poröst strukturmaterial (skenbar modul 51,7 ± 3,2 gpa, skenbar tryckhållfasthet 535 ± 35 mpa, porositet 30 ± 2%) med 42% högre hållfasthet än andra 3D-tryckta titanlegeringar.

Även om denna process kallas kallt spray, innebär det viss värmebehandling. När dessa partiklar kolliderar och binder samman värmer forskarna metallen igen för att få dessa komponenter att diffundera in i varandra och sätta sig ner som en homogen substans.

Forskarna nämnde," Om vi ​​använder denna porösa struktur för att göra implantat och implantera dem i människokroppen kan ben växa i dessa porer och bli biologiskt fixerade." ;," Detta bidrar till att minska implantatets lossning. Det är en stor sak. Det finns många patienter som måste ta bort implantatet kirurgiskt igen, eftersom implantatet är löst och det kommer att orsaka mycket smärta."

Förutom den ortopediska transplantationen som projektet fokuserar på kan i princip allt metallmaterial som tål plastisk deformation dra nytta av denna process. Det ger många möjligheter för större industriella applikationer som konstruktion, transport och energi.