Buzz
Ngành hàng không vũ trụ cũng được dự đoán sẽ tận dụng lợi ích từ phát minh này.
Lâu nay, các nhà luyện kim đã xem sắt trong nhôm như một "lời nguyền", bởi chỉ cần một lượng nhỏ sắt cũng đủ làm cho kim loại nhẹ này trở nên giòn, gây suy yếu cấu trúc và dễ bị ăn mòn.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Nagoya, Nhật Bản, đã phá vỡ "truyền thống xưa cũ" nhờ vào công nghệ in 3D để thiết kế các hợp kim nhôm có khả năng chịu nhiệt và độ bền cao, thông qua phương pháp sản xuất 3D dựa trên laser.
Họ đã làm điều đó như thế nào?
Phá vỡ các quy tắc truyền thống để tạo ra hợp kim nhôm hoàn hảo.
Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển một phương pháp hệ thống để dự đoán các nguyên tố sẽ tăng cường độ bền của ma trận nhôm, đồng thời xác định các nguyên tố tạo thành các cấu trúc vi mô hoặc nano giúp bảo vệ hợp kim này.
Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra những dự đoán này bằng cách chế tạo các hợp kim mới có chứa đồng, mangan và titan, và sau đó xác nhận kết quả qua kính hiển vi điện tử.
Hình ảnh hiển vi cho thấy cấu trúc đa lớp của hợp kim nhôm in 3D mới. Những hoa văn sóng là "vùng nóng chảy", dấu vết còn lại sau khi tia laser làm tan chảy bột kim loại từng lớp. Các chấm đen nhỏ là các hạt nano tạo nên độ bền và khả năng chịu nhiệt xuất sắc cho hợp kim này. Ảnh: Takata và cộng sự, 2025.
Hợp kim có hiệu suất vượt trội nhất chứa nhôm, sắt, mangan và titan (Al-Fe-Mn-Ti), và vượt trội so với các vật liệu nhôm in 3D khác nhờ sự kết hợp giữa độ bền ở nhiệt độ cao và tính linh hoạt ở nhiệt độ phòng.
Naoki Takata, tác giả chính và giáo sư tại Trường Cao học Kỹ thuật Đại học Nagoya, cho biết: Hợp kim này sử dụng các nguyên tố giá rẻ, dồi dào và dễ tái chế, với một biến thể vẫn duy trì được cả độ bền và độ dẻo ở 300°C.
Xe nhẹ hơn, lượng khí thải ít hơn.
Các vật liệu mới này có thể giúp chế tạo các bộ phận nhôm nhẹ cho các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như rôto máy nén và các bộ phận tuabin. Xe nhẹ hơn sẽ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn và thải ra ít khí thải hơn.
Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ cũng sẽ hưởng lợi từ những tiến bộ này, vì động cơ máy bay cần vật liệu kết hợp giữa trọng lượng nhẹ và khả năng chịu nhiệt cao.
Ngoài các ứng dụng đã đề cập, nghiên cứu này còn cung cấp một khuôn khổ để phát triển các loại kim loại mới đặc biệt dành cho in 3D, mở ra tiềm năng thúc đẩy sự phát triển trong nhiều ngành công nghiệp khác.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
