В МИСИС создали новый композит для 3D-печати для атомной и аэрокосмической отраслей
Специалисты НИТУ МИСИС разработали алюминиевый композит для 3D-печати, который сочетает прочность, пластичность и радиационную стойкость.
Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, новый материал открывает возможности для аддитивного производства деталей сложной геометрии, используемых в аэрокосмической и атомной промышленности.
Алюминиевые сплавы широко применяются в промышленности благодаря лёгкости и прочности, однако в чистом виде они не выдерживают экстремальных нагрузок и радиационного облучения. Чтобы улучшить их характеристики, учёные добавляют в матрицу частицы тугоплавких соединений, но главная проблема — равномерно распределить эти наночастицы в металле.
Коллектив МИСИС разработал двухэтапную технологию для решения этой задачи. С помощью метода низкоэнергетического планетарного шарового измельчения исследователи изготовили порошок алюминиевого композита (силумина) с добавлением наночастиц карбида вольфрама, сохранив сыпучесть и оптимальную плотность материала, сообщает ТАСС.
Директор Научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» Дмитрий Московских рассказал, что оптимальное количество карбида вольфрама в композите составило 1 процент от общей массы. В таком виде прочность материала при растяжении достигла около 400 мегапаскалей при удлинении на 4 процента, что сопоставимо с лучшими аналогами на основе силумина. Сейчас образец проходит испытания облучением ионами криптона с энергией 147 мегаэлектронвольт, что соответствует экстремальным условиям длительного облучения.
На втором этапе исследователи изучили, как меняется структура материала при 3D-печати и как это влияет на его характеристики. Как пояснил старший научный сотрудник Андрей Непапушев, в материале образуются новые фазы — метастабильный бета-вольфрам и интерметаллид алюминия и вольфрама, которые усиливают сплав своими свойствами. В итоге учёным удалось объединить несколько важных параметров: малый вес, повышенную прочность и устойчивость к ионизирующему излучению.