Сумма технологий
Микронное армирование: на шаг ближе прорыв в аддитивном производстве материалов для высокотехнологичных отраслей
Ученые Университета МИСИС доказали, что особо прочные, но при этом легкие алюмоматричные композиты для высокотехнологичных отраслей промышленности можно получить с помощью селективного лазерного плавления и добавления микронных частиц нитрида циркония в сплав. В перспективе новый подход позволит предприятиям отказаться от комплексных и ресурсозатратных методов при создании изделий со сложной геометрией, где требуется высокая прочность при малом весе. Например, при производстве оборудования для атомной энергетики, а также высоконагруженных узлов и конструкций, которые должны выдерживать экстремальные условия эксплуатации, таких как детали турбин, корпуса судов и летательных аппаратов.
Ученые представили статью в журнале «International Journal of Lightweight Materials and Manufacture» с подробными результатами проведенного исследования.
«Одна из ключевых задач Университета МИСИС как признанного лидера в области материаловедения в России и мире – обеспечить материалами и сквозными технологиями промышленного производства ключевые отрасли экономики, необходимые для достижения технологического суверенитета страны. Новая методика получения алюмоматричных композитов в перспективе может использоваться в атомной энергетике, теплоэнергетике и машиностроении: для создания прочных деталей, работающих в условиях высоких температур и агрессивных сред», – заявила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Изготовление алюмоматричных композитов с помощью традиционных методов литья и порошковой металлургии обычно обходится дороже, чем создание обычных алюминиевых сплавов. К тому же обработка деталей с керамическими частицами – трудоемкий процесс, замедляющий масштабирование производства. 3D-печать с применением металлического порошка позволяет экономить сырье, а также создавать сложные детали без громоздких станков и пресс-форм.
«Мы выяснили, что не все керамические добавки одинаково полезны. Например, частицы нитрида алюминия плохо соединяются с расплавленным металлом, возникают пустоты, снижающие прочность материала. Нитрид циркония, наоборот, вступает в реакцию с алюминием. Она имеет двойной эффект: она не только прочно связывает компоненты между собой, но и приводит к образованию новых твердых частиц внутри сплава. Благодаря этому алюминиевые детали становятся тверже и прочнее, что особенно важно для авиации и энергетики»,