Prispevek na spletnem portalu The Engineer News o tem, da so raziskovalci na Univerzi v Torontu so ustvarili novo lahkotno kompozitno titanovo zlitino z visoko zmogljivimi aplikacijami v sektorjih, kot je letalska industrija. V nadaljevanju podajamo povzetek prispevka.

Sestava in struktura

• Material sestavljajo različne kovinske zlitine, ki jih povezujejo nanometrski precipitati (izločki).
• “Armatura” (podpora): Mreža 3D-natisnjenih opornikov iz titanove zlitine (aditivna proizvodnja z uporabo laserjev in kovinskih prahov), ki so lahko premera le 0,2 mm.
• “Cement” (matrica): Zgrajen s tehniko ‘mikro-vlivanja’ z matrico elementov, vključno z aluminijem, silicijem in magnezijem.
• “Agregat” (dodatna trdnost): Zagotavljajo jo mikrometrski delci aluminijevega oksida in silicijevi nanoprecipitati.

Izjemna zmogljivost

Edinstvena struktura zagotavlja izjemno trdnost glede na maso, zlasti pri visokih temperaturah:

• Meja tečenja pri sobni temperaturi: Približno 700 megapascalov (MPa), kar je znatno več kot pri tipični aluminijevi matrici (100–150 MPa).
• Meja tečenja pri visoki temperaturi (500 °C): 300–400 MPa, v primerjavi s približno 5 MPa pri tradicionalni aluminijevi matrici.
• Prednost v teži: Kompozit je po zmogljivosti primerljiv s srednje trdnimi jekli, vendar ima le tretjino njihove teže.
• Računalniški modeli kažejo, da trdnost izhaja iz deformacije kompozita po drugačnem mehanizmu kot pri večini kovin.

Status razvoja in uporaba

• Izsledki raziskave so opisani v znanstvenem članku: Shao C, Chen H, Zou Y (2025): Achieving improved mechanical performance in aluminum matrix composites with rebar-reinforced concrete-inspired structures. Nature Communications 16, 9487 – https://doi.org/10.1038/s41467-025-65234-9
• Material je trenutno drag za izdelavo v velikem obsegu in je še precej oddaljen od industrijske rabe.
• Zaradi izjemnih lastnosti je privlačen za vrhunske aplikacije v letalstvu, obrambi in avtomobilizmu.
• Pričakuje se, da se bo cena znižala z večjimi vlaganji podjetij v napredne proizvodne tehnologije.

URL: https://www.theengineer.co.uk/content/news/toronto-team-unveils-new-lightweight-metal-composite