Був створений новий 3D композиційний матеріал для аеронавтики, який зменшує вагу деталей на 20%
Новини надані
23 жовтня 2019 р., 04:00 за європейським часом
Поділіться цією статтею
МОСКВА, 23 жовтня 2019 р./PRNewswire/-- Команда вчених з Індустріального центру прототипування NUST MISIS отримала перші 3D композитні зразки алюмінієвих деталей з керамічним наповнювачем, виготовлені методом лазерного плавлення. Найближчим часом отримані композити будуть використані для виготовлення деталей космічних кораблів для російської авіаційної промисловості. Дослідження підтримується грантом Російського наукового фонду; результати опубліковані в Матеріали.
Вчені Національного університету науки і технологій MISIS під керівництвом професора Олександра Громова розробили метод тривимірного друку алюмінієвих матричних композиційних матеріалів (на основі алюмінію) керамічними наповнювачами (оксид алюмінію та нітрид). Дослідження проводилось в рамках проекту Російського наукового фонду. Використання адитивних технологій дозволило збільшити стійкість порошкоподібних матеріалів, що утворюються таким чином, на 20%.
"Для 3D-друку на алюмінієвих деталях в якості сировини в основному використовуються так звані силуміни (алюмінієві сплави з кремнієм, особливо сполука Al-Si-10Mg)", прокоментував Олександр Громов . "Однак вимоги аерокосмічної галузі зростають, і в даний час вчені активно досліджують нові композиції алюмінієвих матричних композитів (включаючи леговані композити) для досягнення поліпшених експлуатаційних характеристик (міцність, твердість, стійкість до тріщин.) Та низьку вартість порівняно зі сплавами рідкісноземельні елементи. "
Щорічні темпи зростання світового ринку аддитивних технологій перевищують 100%. Це пов’язано з перевагами адитивних технологій для металів порівняно з традиційними промисловими технологіями: лиття, порошкова металургія тощо. Сюди входить можливість створювати складні 3D-деталі, зменшувати вагу деталей за рахунок оптимізації дизайну, підвищувати стійкість до деталей, а також технологію швидкого ситуативного виготовлення деталей складної форми в малому масштабі. Одним з найпопулярніших напрямків є розробка методів тривимірного друку алюмінію для аеронавтики.
У цьому випадку основним завданням вчених-матеріалів є зменшення ваги деталей при збереженні міцнісних характеристик. Сьогодні металом, який в основному використовується в повітроплаванні, є титан. Це міцний матеріал, який протистоїть корозії та навантаженням, і єдиним мінусом є його висока щільність - 5,4 г/мм. У той же час щільність світла та пластичного алюмінію становить 2,7 г/мм, іншими словами, вона вдвічі легша. Однак він значно менш стійкий, ніж титан. Вчені активно шукають шляхи зміцнення алюмінію.
«Нам вдалося збільшити міцність алюмінієвих порошків шляхом затвердіння керамічних добавок безпосередньо в процесі 3D-друку. Раніше вважалося, що неможливо отримати такі композити на принтерах, таких як SLM. Однак група змогла створити експериментальні зразки нового порошкоподібного матеріалу на звичайному принтері SLM-280 HL, тобто за допомогою селективного лазерного синтезу ', додає професор Громов.
Запропоновані методи дозволяють збільшити гнучкість конструкції, скоротити час виготовлення функціональних прототипів і зменшити вагу виготовлених деталей на 10-20%.
Як зазначалося Андрій Арнаутов, заступник директора з нових проектів UC Rusal, «Вчені NUST MISIS близькі до реалізації давньої мрії виробників алюмінію: повної заміни титану алюмінієвими композитами. Багато дослідників працювали над проблемою виробництва легких і міцних алюмінієвих композитів традиційними металургійними методами, але команда під керівництвом професора Олександра Громова пішла ще далі і працює над виготовленням 3D деталей із використанням інноваційних порошків. "
В даний час дослідницька група виконує низку лабораторних випробувань партії виробленого матеріалу. Найближчим часом дослідники розглянуть наступний етап проекту та отримають перші зразки деталей, отриманих з цього алюмінієво-керамічного порошку.
Пов’язані посилання
ДЖЕРЕЛО Національний університет науки і технологій MISiS