1. hợp kim titan
Do sức mạnh lớn, mật độ thấp và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, hợp kim titan đang trở nên quan trọng trong việc chế tạo tàu vũ trụ. Mặc dù mật độ của hợp kim titan gần bằng một nửa so với thép, nhưng độ bền của nó khá tương đương và thậm chí còn tốt hơn ở một số khía cạnh. Do đó, hợp kim titan là vật liệu hoàn hảo để đạt được thiết kế nhẹ cho tàu vũ trụ. Đồng thời, hợp kim titan có thể duy trì hiệu suất ổn định trong các điều kiện khắt khe bao gồm nhiệt độ cao, áp suất cao và môi trường ăn mòn. Cánh động cơ, khung kết cấu và các bộ phận kết nối thiết yếu của tàu vũ trụ thường được làm từ hợp kim titan.
Hợp kim titan có độ khó in ấn khá lớn trong in 3D kim loại, do đó cần có thiết bị in có độ ổn định cao và độ chính xác cao. Nhưng một khi các thành phần hợp kim titan được in một cách hiệu quả, hiệu suất của chúng sẽ vượt xa các kỹ thuật sản xuất thông thường. Hơn nữa, thích hợp cho các mục đích sử dụng cụ thể như cấy ghép y tế, hợp kim titan có khả năng tương thích sinh học mạnh mẽ.
2. hợp kim nhôm
Một vật liệu in 3D kim loại khác thường được sử dụng trong chế tạo tàu vũ trụ là hợp kim nhôm. Vì trọng lượng nhẹ, độ bền cao và độ dẫn nhiệt tốt, hợp kim nhôm rất được ưa chuộng. Mặc dù hợp kim nhôm có mật độ thấp hơn nhiều so với thép nhưng độ bền của nó có thể tương tự như một số loại thép. Do đó, hợp kim nhôm là vật liệu hoàn hảo để chế tạo các bộ phận tàu vũ trụ có trọng lượng nhẹ.
Trong in 3D kim loại, hợp kim nhôm khá dễ sản xuất và tỷ lệ sử dụng vật liệu cao. Bằng thiết kế thông minh, các kỹ sư có thể tạo ra các thành phần hợp kim nhôm nhẹ và chắc chắn, nhờ đó nâng cao hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu của tàu vũ trụ. Tuy nhiên, hợp kim nhôm dễ phản ứng với oxy trong quá trình in, làm giảm chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Do đó, phải tuân thủ các biện pháp phòng ngừa thích hợp như bảo vệ khí trơ trong quá trình in.
3. thép không gỉ
Do khả năng chống ăn mòn vượt trội, độ bền cao và hiệu suất xử lý đặc biệt, thép không gỉ cũng có vai trò trong việc chế tạo tàu vũ trụ. Có độ ổn định cao trong môi trường có tính ăn mòn cao, màng oxit giàu crom trên bề mặt thép không gỉ có thể chống lại sự ăn mòn của một số môi trường hóa học một cách hiệu quả. Hơn nữa, chi phí rẻ và khả năng tái chế mạnh mẽ của thép không gỉ giúp giảm chi phí sản xuất.
Trong in 3D kim loại, các vật thể in có độ bền kéo và cường độ năng suất cao là kết quả của kỹ thuật in thép không gỉ khá cơ bản. Điều này làm cho thép không gỉ trở thành vật liệu hoàn hảo để chế tạo các bộ phận của tàu vũ trụ có khả năng chống lại tải trọng mạnh và môi trường ăn mòn xung quanh. Tuy nhiên, về độ phức tạp của cấu trúc và sự tự do trong thiết kế, chất lượng vật lý của thép không gỉ đặt ra một số hạn chế. Vì vậy, thép không gỉ thường được sử dụng trong việc chế tạo tàu vũ trụ để sản xuất các bộ phận có kết cấu cơ bản.
4. Hợp kim nhiệt độ cao
Đặc biệt trong môi trường xung quanh có nhiệt độ và áp suất cao, hợp kim nhiệt độ cao được sử dụng rộng rãi trong chế tạo tàu vũ trụ. Chất lượng cơ học tuyệt vời và khả năng chống oxy hóa có rất nhiều trong các hợp kim nhiệt độ cao dựa trên niken và sắt. Những hợp kim này có thể duy trì độ bền và độ ổn định tốt ở nhiệt độ cao và được sử dụng rộng rãi trong chế tạo các bộ phận thiết yếu như động cơ tàu vũ trụ, tua bin khí và động cơ tua bin.
Hợp kim nhiệt độ cao hơi phức tạp trong in 3D kim loại, đòi hỏi môi trường in ổn định và các công cụ in có độ chính xác cao. Tuy nhiên, sau khi được in hiệu quả, các thành phần hợp kim nhiệt độ cao sẽ mang lại độ tin cậy và hiệu suất vượt trội. Hơn nữa, có khả năng chống rão vượt trội, hợp kim nhiệt độ cao giúp tăng đáng kể hiệu suất của động cơ tàu vũ trụ hiện đại.
Năm: hợp kim chịu lửa
Ngoài ra, những ứng dụng đặc biệt trong chế tạo tàu vũ trụ là các hợp kim chịu lửa như niobium, tantalum, molypden, rhenium, vonfram và hợp kim của chúng. Thường được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ cực cao, các hợp kim này có điểm nóng chảy cực cao và chất lượng cơ học tuyệt vời. Ví dụ, hợp kim dựa trên niobi có ứng dụng vượt trội bao gồm các cạnh đầu cánh siêu âm, hệ thống kiểm soát phản ứng không gian và vòi làm mát bức xạ.
Hợp kim chịu lửa trong in 3D kim loại hơi khó in và cần một số kỹ thuật và thiết bị in nhất định. Tuy nhiên, các thành phần hợp kim chịu lửa sẽ mang lại hiệu suất và độ ổn định cao một khi được sản xuất hiệu quả. Hơn nữa, giúp tăng tuổi thọ của các bộ phận tàu vũ trụ là khả năng chống ăn mòn và oxy hóa mạnh mẽ của kim loại chịu lửa.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/titanium-3d-printing-automotive-exhaus.html