Aluminium på vej til titaniumstyrke

NUST MISIS-forskere har foreslået en teknologi, der kan fordoble styrken af ​​kompositter opnået ved 3D-print fra aluminiumspulver, og fremme egenskaberne ved disse produkter til kvaliteten af ​​titanlegeringer:titans styrke er omkring seks gange højere end aluminiums, men densiteten af ​​titanium er 1,7 gange højere.

De udviklede modifikatorer til 3D-print kan bruges i produkter til luftfartsindustrien.

De udviklede modificerende forstadier, baseret på nitrider og aluminiumoxider og opnået ved forbrænding, er blevet grundlaget for det nye komposit. Forskningsresultaterne er blevet offentliggjort i det højt vurderede videnskabelige tidsskrift Bæredygtige materialer og teknologier .

For to årtier siden, støbning blev betragtet som den eneste omkostningseffektive måde at fremstille bulkprodukter på. I dag, 3D-printere til metal er en værdig konkurrent til metallurgiske metoder. 3D-printere har en chance for at erstatte traditionelle metoder til metallurgisk produktion i fremtiden. Brug af additive teknologier med 3D-udskrivning skaber en lang række fordele, fra at skabe vanskeligere former og designs til teknologiens billigere omkostninger og teoretiske kant.

I dag, der er flere teknologier, der bruges til at trykke metal, de vigtigste er selektiv lasersmeltning (SLM) og selektiv lasersintering (SLS). Begge involverer gradvis lagdeling af metalpulver "blæk, "lag for lag, at bygge et givet volumental. SLS eller SLM er additive fremstillingsteknologier baseret på lag-for-lag sintring af pulvermaterialer ved hjælp af en kraftig (op til 500 Watt) laserstråle.

Titanium er det optimale metal til fremstilling af produkter til luftfartsindustrien, den kan dog ikke bruges i 3D-udskrivning på grund af brand- og eksplosionsfarer ved pulvere. Aluminium er et alternativ, da den er let (massefylde 2700 kg/m ³ ) og formbar, med et elasticitetsmodul på ~ 70 MPa. Dette er et af branchens hovedkrav for, at et metal er egnet til 3-D-tryk; Aluminium alene er imidlertid ikke stærkt eller solidt nok:trækstyrken, selv for legeringen Duralumin, er 500 MPa, og dens Brinell -hårdhed HB ligger ved 20 kgf/mm ² .

Løsningen på hvordan man styrker 3D-tryk i aluminium blev foreslået af forskergruppen ledet af professor Alexander Gromov fra NUST MISIS-afdelingen for ikke-jernholdige metaller og guld.

"Vi har udviklet en teknologi til at styrke aluminium-matrix-kompositter opnået ved 3D-print, og vi har opnået innovative precursor-modifikatorer ved at brænde aluminiumspulvere. Forbrændingsprodukter - nitrider og aluminiumoxider - fremstilles specifikt til sintring af forgrenede overflader med overgangsnanolager dannet mellem partiklerne. Det er overfladens særlige egenskaber og struktur, der gør det muligt at fastgøre partiklerne til aluminiumsmatricen og, som resultat, [fordobler] styrken af ​​de opnåede kompositter, sagde Alexander Gromov, leder af forskningsgruppen.

I øjeblikket, teamet af udviklere tester prototyperne ved hjælp af ny teknologi.