Des chercheurs créent un alliage de titane plus résistant grâce à la fabrication additive

Des scientifiques de la City University de Hong Kong (CityU) ont mis au point un alliage de titane aux qualités mécaniques supérieures grâce à la fabrication additive. Le projet est né d’une modélisation : celle-ci a révélé que, même si l’on pense généralement qu’une uniformité accrue des composants d’un alliage est idéale pour éviter la fragilité, un certain degré d’hétérogénéité (ou diversité) peut en fait créer des microstructures uniques qui améliorent les propriétés de l’alliage. Sur la base de cette idée et en utilisant la fusion laser sur lit de poudre avec des poudres d’acier inoxydable et d’alliage de titane, les scientifiques ont réussi à créer un alliage à la fois plus résistant et plus léger.

L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Chain-Tsuan Lieu du Hong Kong Institute for Advanced Study (HKIAS) de CityU, a publié un article dans la revue Science intitulé « In situ design of advanced titanium alloy with concentration modulations by additive manufacturing » dans lequel elle expose ses conclusions. Bien que la fabrication additive soit le plus souvent considérée pour ses avantages en termes de possibilités géométriques pour la conception de pièces, dans ce cas, l’équipe a plutôt exploré comment elle pouvait être utilisée non seulement pour utiliser des matériaux, mais aussi pour les concevoir avec de meilleures propriétés.

Comme l’explique le Dr Tianlong Zhang, l’un des auteurs de l’article : « Les caractéristiques uniques de la fabrication additive nous offrent une plus grande liberté dans la conception des microstructures. Plus précisément, nous avons mis au point une méthode d’homogénéisation partielle pour produire des alliages avec des gradients de concentration à l’échelle micrométrique à l’aide de l’impression 3D, ce qui est impossible à réaliser par les méthodes conventionnelles de fabrication de matériaux. »

Comment ont-ils procédé pour créer cet alliage de titane ?

En substance, le processus a consisté à fondre et à mélanger deux alliages différents, par exemple des poudres d’alliage de titane et des poudres d’acier inoxydable, en utilisant la fusion laser sur lit de poudre. Plus précisément, ils ont utilisé du Ti-6Al-4V (un alliage de titane) et une petite quantité d’acier inoxydable 316L pour produire des modulations de concentration à l’échelle micrométrique des éléments en acier inoxydable dans l’alliage de titane. Cela a permis de transformer le matériau en lui donnant une plus grande résistance à la traction avec un allongement uniforme et une excellente capacité d’écrouissage.

L’équipe a contrôlé certains paramètres d’impression, tels que la puissance du laser et la vitesse de balayage, ce qui lui a permis de créer la composition non uniforme des éléments, mais de manière plus maîtrisable. L’alliage obtenu est non seulement 40 % plus léger que l’acier inoxydable traditionnel, mais il présente également une très grande résistance. Si vous voulez en savoir plus, vous pouvez acheter l’étude ICI ou lire le communiqué de presse de CityU ICI.

*Crédits photo de couverture : City University of Hong Kong

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