98

Алюминий с титановой прочностью

  •  © misis.ru

В НИТУ «МИСиС» разработали упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности.

Ученые НИТУ «МИСиС» предложили технологию, позволяющую в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D печати из алюминиевого порошка и приблизить характеристики полученных изделий к качеству титановых сплавов: прочность титана примерно в 6 раз выше, чем у алюминия, но и плотность титана в 1,7 раз выше (самолет или космический корабль из алюминия был бы значительно легче).

Основой нового композита стали разработанные модификаторы-прекурсоры на основе нитридов и оксидов алюминия, полученные сжиганием. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Sustainable Materials and Technologies.

Еще два десятилетия назад литьё в формы рассматривалось как единственный рентабельный способ изготовления объемных (3D) изделий. Прошли годы, прежде чем появился 3D принтер по металлу, способный составить достойную конкуренцию металлургическим способам, а в перспективе вытеснить традиционные методы металлургического производства. Преимуществами производства изделий сложной формы с помощью аддитивных технологий являются более сложные формы и конструкции получаемых изделий, низкая себестоимость и теоретически любая комбинация получаемых материалов.

В настоящее время существует несколько технологий, которые используются для печати металлом, основными из которых являются селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting, SLM) и селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS). Обе они подразумевают постепенное наслаивание металлических порошковых «чернил» слой за слоем для построения заданной объемной фигуры. SLS или SLM — технологии аддитивного производства, основанные на послойном спекании порошковых материалов с помощью луча мощного (до 500 Ватт) лазера.

  •  © misis.ru

Один из оптимальных по характеристикам металлов для изготовления изделий для аэрокосмической промышленности— это титан, однако в 3D-печати он неприменим по причине пожаро- и взрывоопасности порошков. Альтернативой выступает алюминий, легкий (плотность 2700 кг/м3) — одно из главных требований отрасли, пластичный, обладающий модулем упругости ~70 МПа, пригодный для 3D-печати, однако недостаточно прочный и твердый: предел прочности даже для сплава Дюраль до 500 МПа, твердость по Бринелю НВ на уровне 20 кгс/мм2.

Решение задачи упрочения алюминиевой 3D-печати предложил научный коллектив кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» под руководством приглашенного профессора Александра Громова.

«Мы разработали технологию упрочения алюмоматричных композитов, полученных методом 3D-печати, получив инновационные прекурсоры — модификаторы, полученные сжиганием порошков алюминия. Продукты горения — нитриды и оксиды алюминия — обладают специфически подготовленной для спекания, разветвленной поверхностью со сформированными переходными нанослоями между частицами. Именно особые свойства и структура поверхности позволяет частицам прочно прикрепляться к алюминиевой матрице и в итоге повышает прочность полученных композитов в 2 раза», — рассказал руководитель исследовательской группы Александр Громов.

В настоящее время коллектив разработчиков тестирует полученные с помощью новой технологии прототипы изделий.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 5
    Нет аватара GenOfDrag
    12.10.1811:07:36

    Судя по первому фото, в очередной раз спасибо природе) а в данном случае пчёлкам)

  • 4
    Нет аватара BRO
    12.10.1811:38:18

    В универе был курс материаловедения. На нем расказывали про порошковую металлургию. Про аллюминий говорили, что изделия из оксида алюминия полученные с помощью спекания и прессования обладают преимуществами, над изделиями из обычного алюминия, например, что температура плавния как минимум в 1,5 раза выше. Так что тема вполне изученная, и в связи с развитем 3D печати получивашая новый толчок в развитии.

  • 2
    Нет аватара yaapelsinko
    12.10.1818:27:38

    3Д-печать сила, и перспективы очень большие. Литьём не каждую деталь изготовишь, поэтому стали токарить и фрезерить. Но чтобы нарезать деталь из заготовки, эту заготовку процентов на 90 приходится в стружку перегонять, а часто и того больше. То есть, 90% и более затрат, ушедших на создание заготовки, улетает в трубу. Конечно стружку потом перерабатывают, но это тоже не бесплатно.

    3Д-печать позволяет потенциально снизить расход материала до необходимого, и в итоге стоимость изготовления детали может стать даже ниже, чем «обычными» методами.

    А в перспективе там, того и гляди, будет возможность регулировать состав получаемого сплава путём смешивания разных порошков, не говоря уж вообще о применении разных металлов в разных частях цельного изделия.

    • 2
      Clausson Clausson
      12.10.1819:53:47

      3Д-печать позволяет потенциально снизить расход материала до необходимого, и в итоге стоимость изготовления детали может стать даже ниже, чем «обычными» методами.

      Как минимум и уже сейчас аддитивные технологии позволяют очень быстро подготовить прототип сложной детали. И это действительно намного дешевле. А дальше, то есть в серии можно уже и отливать обычным способом. В данном случае 3D печать не отменяет отливки, а делает процесс более эффективным и быстрым.

      Но главное преимущество не в этом. С помощью 3D можно делать то, что невозможно сделать иными способами. Я думаю именно в этом будут технологические прорывы.

      Отредактировано: Clausson~19:54 12.10.18
  • 0
    Clausson Clausson
    12.10.1819:57:42

    Интересно если дело пойдет в промышленность как назовут подобный сплав?

    «НитроОксидАл» — звучит неплохо, но название скорее для взрывчатки или порохов    

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,