Kim loại chịu lửa là một nhóm gồm năm kim loại: Vonfram (W), Molypden (Mo), Niobi (Nb), Tantalum (Ta) và Rheni (Re). Tất cả chúng đều có nhiệt độ nóng chảy rất cao trên 2000°C. Ngay cả ở nhiệt độ cực cao, chúng vẫn giữ được hình dạng tốt (không bị uốn cong hoặc thay đổi hình dạng), ổn định về mặt hóa học và rất bền. Ví dụ, vonfram nóng chảy ở 3422°C (nhiệt độ cao nhất trong số các kim loại) và bền gấp đôi sắt ở nhiệt độ phòng. Rheni dễ bay hơi trong không khí, vì vậy cần được bảo vệ trong khí trơ để giữ được các đặc tính của nó. Nhờ những khả năng đặc biệt này, kim loại chịu lửa là vật liệu thiết yếu cho các ngành công nghiệp chịu nhiệt độ cao.
Hàng không vũ trụ: Hợp kim Niobi C103 (với Hafni và Titan ) được sử dụng để chế tạo các bộ phận thành mỏng cho động cơ tên lửa bằng công nghệ in 3D laser (DED-LP). Nghiên cứu của NASA cho thấy sau khi xử lý nhiệt đặc biệt, hợp kim này có thể chịu được hơn 50.000 chu kỳ ứng suất. Tuy nhiên, các bộ phận được in theo chiều dọc đôi khi có thể bị nứt giữa các lớp.
Y tế: Tantalum là lựa chọn hàng đầu cho cấy ghép xương vì nó không phản ứng với các mô cơ thể. Các bộ phận tantalum xốp được in 3D có các lỗ nhỏ (20-80 micromet) giúp tế bào xương phát triển bên trong. Các công ty Đức sử dụng công nghệ thiêu kết laser chọn lọc (SLS) để in 3D trực tiếp các tấm sửa chữa hộp sọ tùy chỉnh, giúp tiết kiệm các bước xử lý bổ sung.
Bột tốt hơn: Viện America Makes và 6K Additive đang phát triển bột hợp kim Niobi C103 cải tiến. Sử dụng công nghệ Powder Bed Fusion (PBF) và in DED, mục tiêu sử dụng hơn 95% vật liệu. Bột Niken-Silic (Ni-Si) được xử lý bằng quy trình plasma giúp nó chảy tốt hơn. Điều này giúp lớp phủ in 3D cứng hơn 30%, nhưng hàm lượng silicon cao có thể gây ra các vết nứt nhỏ do ứng suất dư.
Phương pháp thiêu kết mới: FCT Systems (Đức) sản xuất lò vi sóng thương mại để thiêu kết các chi tiết lớn (lên đến 500mm). Bột vonfram được xử lý theo cách này có độ bền cao hơn 50% (đạt 1200 MPa) so với phương pháp cũ. Phương pháp này hiện được sử dụng để sản xuất hàng loạt vòi phun đẩy vệ tinh.
Tái chế kim loại quý : Quy trình điện cực xoay Plasma (PREP) tái chế chất thải hợp kim titan thành bột với hàm lượng oxy rất thấp (0,05%), chi phí thấp hơn 40% so với bột mới. Samsung (Hàn Quốc) in lưới ăng-ten 5G bằng bột nano bạc. Loại bột này cần nhiệt độ đông cứng thấp hơn nhiều (150°C) và có điện trở rất thấp (2,5μΩ·cm), mở ra những ứng dụng mới cho kim loại chịu lửa trong thiết bị điện tử nhiệt độ thấp.
Ngôn ngữ
