Учёные МИСИС создали алюминиевый композит для 3D-печати деталей для атомной и аэрокосмической отраслей
Специалисты НИТУ МИСИС разработали алюминиевый композит с добавлением наночастиц карбида вольфрама (1% от массы). Прочность материала — около 400 МПа при удлинении 4%.
Алюминий — лёгкий и прочный. Но в чистом виде он не выдерживает радиации и экстремальных нагрузок. Учёные из МИСИС нашли способ это исправить. И заодно — сделать материал пригодным для 3D-печати.
Специалисты НИТУ МИСИС разработали алюминиевый композит, который сочетает прочность, пластичность и радиационную стойкость. Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, новый материал открывает возможности для аддитивного производства деталей сложной геометрии для аэрокосмической и атомной промышленности.
В чём была проблема?
Алюминиевые сплавы широко применяются благодаря лёгкости и прочности. Но в чистом виде они не выдерживают экстремальных нагрузок и облучения. Учёные добавляют в матрицу частицы тугоплавких соединений. Главная проблема — равномерно распределить эти наночастицы в металле.
Решение — двухэтапная технология. Первый этап. С помощью метода низкоэнергетического планетарного шарового измельчения исследователи изготовили порошок алюминиевого композита (силумина) с добавлением наночастиц карбида вольфрама. Сохранили сыпучесть и оптимальную плотность. Директор Научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» Дмитрий Московских рассказал: оптимальное количество карбида вольфрама — 1 процент от общей массы. Результат: прочность материала при растяжении достигла около 400 мегапаскалей при удлинении на 4 процента. Это сопоставимо с лучшими аналогами на основе силумина. Сейчас образец проходит испытания облучением ионами криптона с энергией 147 мегаэлектронвольт. Это соответствует экстремальным условиям длительного облучения.
Второй этап. Исследователи изучили, как меняется структура материала при 3D-печати. Старший научный сотрудник Андрей Непапушев пояснил: в материале образуются новые фазы — метастабильный бета-вольфрам и интерметаллид алюминия и вольфрама. Они усиливают сплав своими свойствами.