محققان سنگاپوری با افزودن نانوذرات به نوعی سوپرآلیاژ، خواص فیزیکی، مکانیکی و گرمایی آن را بهبود دادند. این آلیاژ برای ساخت توربین قابل استفاده بوده و می‌توان آن را برای چاپ سه بعدی استفاده کرد.
تقویت سوپر آلیاژ با افزودن نانوذرات
محققان سنگاپوری مؤسسه آاستار (ASTAR) با استفاده از نانوذرات دی‌بورید تیتانیوم موفق به بهبود خواص گرمایی، فیزیکی و مکانیکی سوپرآلیاژی شدند. این آلیاژ در چاپگر سه بعدی قابل استفادهاست.
سوپر آلیاژها، آلیاژهایی هستند که در برابر استرس و دمای بالامقاومت بالایی دارند، بنابراین برای دانشمندان از جذابیت بالایی برخوردار هستند. موادی نظیر Hastelloy، Inconel و Waspaloy به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت، به کررات برای تولید موتورهای توربین استفاده می‌شود.
محققان مؤسسه آاستار موفق شدند با استفاده از نوعی نانوذرات، کیفیت سوپرآلیاژها را بهبود دهند. آنها با این کار سوپرآلیاژی که برای چاپ سه بعدی استفاده می‌شود را ارتقا دادند. این آلیاژ درصورت تبدیل شدن به محصول، نقص و آسیب کمتری را متحمل می‌شود.
Inconel 625 سوپرآلیاژی است که محققان مؤسسه آاستار روی آن متمرکز شده‌اند. این آلیاژ ۵۵ تا ۷۰ درصد نیکل حاوی کروم، مولیبدن، آهن، نیوبیوم و تانتالیم است که مقداری از فلزات دیگر هم به آن اضافه شده‌است. این سوپر آلیاژ در کاربردهای دریایی استفاده می‌شود که دلیل آن، مقاومت بالا در برابر خوردگی، خستگی و یون کلراید است.
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که با افزودن نانوذرات دی‌بورید استحکام Inconel 625 بهبود می‌یابد. آنها از روش تولید مبتنی بر لیزر (LAAM) برای افزودن نانوذرات به این آلیاژ استفاده کردند. نانوذراتی که در این پروژه استفاده شد، تقریباً ۵۸ نانومتر قطر دارند.
چاپگر سه بعدی از فرآیندی شامل نازل پودر و لیزر فیبری با توان بالا بهره‌مند است. محققان با استفاه از چاپگر سه بعدی فلزی پیشرفته می‌توانند لایه‌ای به ضخامت یک میلیمتر از سوپرآلیاژ تقویت شده روی بستر استیل ایجاد کنند.
جویجون بی از محققان این پروژه می‌گوید: «ما نشان دادیم که افزودن نانوذرات به فلز موجب بهبود خواص گرمایی، فیزیکی و مکانیکی آن می‌شود. همچنین مقاومت در برابر خستگی و خوردگی در آن افزایش می‌یابد.»
این گروه نشان دادند که با افزودن نانوذرات دی‌بورید تیتانیوم، این نانوذرات در محل مرز بلورها در Inconel 625 تجمع یافته و موجب تقویت مرز دانه‌ها می‌شود.
مؤسسه آاستار از سال ۲۰۱۳ یک پیشگامی چاپ سه بعدی با بودجه ۱۵ میلیون دلار راه‌اندازی کرده است.
