Buzz
Nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã ứng dụng công nghệ in 3D để chế tạo một hợp kim chưa từng có trước đây.
Trước đây, sắt luôn bị coi là “kẻ phá hoại” khi lẫn vào hợp kim nhôm, bởi chỉ một lượng nhỏ sắt cũng đủ khiến nhôm trở nên giòn và dễ vỡ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tại Đại học Nagoya, Nhật Bản đã phá vỡ quan niệm này bằng công nghệ in 3D kim loại hiện đại, tạo ra một hợp kim nhôm hoàn toàn mới, có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt và thân thiện với môi trường.
Theo giáo sư Naoki Takata, người đứng đầu nghiên cứu, nhóm đã thành công trong việc phát triển một hợp kim nhôm mới kết hợp với sắt, mangan và titan, tận dụng khả năng làm nguội nhanh chóng của công nghệ in 3D bằng laser. Khi in 3D, kim loại nóng chảy được làm lạnh trong vài giây, giúp các nguyên tử sắt không thể kết tinh theo cấu trúc giòn mà thay vào đó tạo ra các vi cấu trúc hoặc nano cấu trúc tăng cường độ bền.
Kết quả là, thay vì làm yếu nhôm, sắt trở thành yếu tố then chốt giúp vật liệu mới vừa chắc chắn vừa có tính đàn hồi, duy trì tính chất cơ học vượt trội ngay cả ở nhiệt độ lên đến 300 độ C – điều mà nhôm truyền thống không thể làm được.
Hợp kim mới không chỉ vượt trội về hiệu suất mà còn có nhiều lợi ích thực tiễn, dễ in 3D hơn các hợp kim nhôm cường độ cao truyền thống, ít bị nứt trong quá trình chế tạo, đồng thời sử dụng các nguyên tố dễ tìm, rẻ tiền và có thể tái chế.
Đây là một lợi thế lớn cho ngành công nghiệp ô tô và hàng không, nơi luôn cần vật liệu nhẹ nhưng có khả năng chịu nhiệt tốt để chế tạo động cơ và tua-bin. Những động cơ nhẹ hơn, hoạt động ở nhiệt độ cao hơn sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải và kéo dài tuổi thọ của máy móc.
Công trình này không chỉ đem đến vật liệu mới mà còn mở ra một phương pháp thiết kế vật liệu độc đáo, đặc biệt cho ngành in 3D kim loại. Nhóm nghiên cứu cho biết, nguyên lý chọn lựa nguyên tố và kiểm soát vi cấu trúc qua quá trình làm nguội siêu tốc có thể áp dụng cho nhiều loại kim loại khác nhau, đặt nền móng cho thế hệ vật liệu của thế kỷ 21.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 15/12 và nhận được đánh giá cao từ giới chuyên môn, được coi là một bước tiến lớn trong lĩnh vực luyện kim và công nghệ in 3D.
Theo Interesting Engineering
