Новости

Напечь порошков

29 октября 2019 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: исследования, композитные материалы, нанопорошки, алюминиевые порошки, алюминиевые композиты

Научный коллектив Центра прототипирования высокой сложности НИТУ «МИСиС» впервые получил образцы 3D-алюминиевых композитов с керамическим наполнителем методом лазерного спекания. Полученные материалы в ближайшем будущем будут использованы для выращивания деталей космических кораблей и в новейшем отечественном авиастроении.

Ученые НИТУ «МИСиС» под руководством профессора д.х.м. Александра Громова в рамках реализации проекта Российского научного фонда разработали метод 3D-печати алюмоматричных (на основе алюминия) композитных материалов с керамическими наполнителями (оксид и нитрид алюминия). Применение аддитивных технологий при создании материала позволило повысить прочность получаемых порошковых материалов на 20%.

«Для 3D-печати алюминиевых деталей в качестве исходного сырья преимущественно используются так называемые силумины (сплавы алюминия с кремнием, в частности, соединение Al-Si-10Mg), — рассказывает руководитель проекта Александр Громов. — Однако запросы авиакосмической промышленности растут, и во всем мире сейчас активно ведутся поиски новых составов алюмоматричных композитов (в том числе модифицированных, легированных) для получения деталей с улучшенными эксплуатационными характеристиками (прочностью, твердостью, стойкостью к образованию трещин) и низкой стоимостью по сравнению с содержащими редкоземельные элементы сплавами».

Ежегодные темпы роста мирового рынка аддитивных технологий составляют более 100%. Причина такого стремительного развития — преимущества аддитивных технологий для металлов по сравнению с традиционными промышленными технологиями: литьем, порошковой металлургией, механической обработкой. Это возможность создания 3D-деталей сложной формы, снижение веса детали за счет оптимизации конструкции, увеличение прочности деталей, а также технология для быстрого и ситуативного изготовления мелкосерийных деталей сложной формы. Особенно востребованное для сложной промышленности направление аддитивных технологий — создание методов 3D-печати алюминиевых композитов для аэрокосмоса.

Основной задачей материаловедов в данном случае является итоговое снижение веса детали при сохранении прочностных характеристик. Как известно, основным металлом, используемым сейчас при создании летательных аппаратов, является титан. Прочный, коррозионностойкий, устойчивый к нагрузкам материал, единственным существенным минусом которого является высокая плотность — 5,4 г/мм. Легкий и пластичный алюминий при этом имеет плотность 2,7 г/мм, то есть он вдвое легче. Однако значительно уступает титану по прочности. Ученые активно ищут способы упрочить алюминий.

«Нам удалось повысить прочность алюминиевых порошков благодаря упрочнению керамическими добавками непосредственно в процессе 3D-печати (так называемое модифицирование «in situ«). Ранее считалось, что получение таких композитов на принтерах типа SLM невозможно, для этого нужны специальные, уникальные 3D-принтеры, — добавляет профессор Громов. — Однако группе удалось создать опытные партии нового порошкового материала на обычном принтере SLM-280 HL селективным лазерным сплавлением (SLM)».

Предложенные методы получения 3D-изделий из алюминиевых композитов с улучшенными свойствами повышают гибкость их проектирования, сокращает сроки изготовления функциональных прототипов, снижает массу получаемых деталей на 10–20%.

«Ученые из НИТУ «МИСиС» приблизились вплотную к осуществлению давней мечты производителей алюминия: полноценной замене титана алюминиевыми композитами, — отмечает заместитель директора ОК «РУСАЛ» по новым проектам Алексей Арнаутов. — Над проблемой получения легких и прочных композитов из алюминия традиционными металлургическими способами работало не одно поколение исследователей, но научно-инженерная команда под руководством профессора Александра Громова продвинулась еще дальше и работает над выращиванием 3D-изделия из инновационных порошков».

В настоящее время научный коллектив завершает серию лабораторных испытаний полученной партии материала. В ближайшем времени исследователи приступят к следующему этапу проекта — получению первых образцов деталей их полученного алюминиево-керамического порошка.

Исследование ведется в рамках гранта Российского научного фонда, результаты опубликованы в научном журнале MDPI.

Источник:

  • Nanonewsnet.ru, Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

Ссылка:

Карточка организации:

Добавить комментарий

  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4