Recientemente, un equipo de investigación internacional que incluye al Instituto Real de Tecnología de Melbourne y la Universidad de Sydney en Australia combinaron aleaciones y procesos de impresión 3D para crear una nueva aleación de titanio que es fuerte y no quebradiza bajo tensión.
La nueva aleación de titanio consiste en una mezcla de dos cristales de titanio, llamados fase -titanio y fase -titanio, cada uno de los cuales corresponde a una disposición atómica específica. El oxígeno y el hierro son los dos estabilizadores y fortalecedores más potentes de la fase -titanio y la fase -titanio, que son abundantes y baratos.
Los investigadores descubrieron que existen dos problemas en el desarrollo de aleaciones de hierro y óxido de titanio resistentes mediante procesos de fabricación tradicionales. Una es que el oxígeno vuelve quebradizo el titanio; la otra es que la adición de hierro puede provocar graves defectos metalúrgicos y formar grandes trozos de titanio.
El equipo utilizó deposición de energía dirigida por láser para imprimir aleaciones a partir de polvos metálicos, un proceso adecuado para fabricar piezas grandes y complejas. El equipo combinó conceptos de diseño de aleaciones con el diseño de procesos de impresión 3D para identificar una serie de aleaciones resistentes, dúctiles y fáciles de imprimir.
El factor clave de este material es la distribución única de átomos de oxígeno y hierro dentro y entre la fase de titanio y la fase de titanio. Los investigadores diseñaron un gradiente de oxígeno a nanoescala en la fase de titanio con un segmento fuerte con alto contenido de oxígeno y un segmento dúctil con bajo contenido de oxígeno, que permite el control de los enlaces atómicos locales y reduce la posibilidad de una posible fragilización.
Los investigadores dijeron que el equipo incorporó la idea de economía circular en el diseño, generando esperanzas para la producción de nuevas aleaciones de titanio utilizando desechos industriales y materiales de baja calidad. Además, la fragilización por oxígeno es un desafío importante no sólo para el titanio, sino también para el circonio, el niobio, el molibdeno y sus aleaciones. La nueva investigación puede proporcionar un modelo para aliviar el problema de la fragilización del oxígeno mediante la impresión 3D y el diseño de microestructuras.
