Исследователи Университета МИСИС получили патент на метод, который предотвращает появление дефектов в микроструктуре сплавов, часто возникающих при лазерном плавлении и трехмерной печати. Этот способ снимает ограничения на использование алюминиевых порошков при производстве сложных деталей в космической отрасли, транспортном машиностроении, а также в ресурсосберегающих и энергосберегающих технологиях.
Алюминиевые сплавы популярны благодаря своей высокой прочности, легкости и устойчивости к коррозии. Однако сложности в обработке этих металлов, особенно при высоких температурах, значительно ограничивают их применение в аддитивном производстве. Например, склонность к образованию трещин при затвердевании делает материал непригодным для печати сложных деталей. Для решения этой проблемы специалисты НИТУ МИСИС разработали универсальную технологию обработки алюминиевых сплавов, которая включает использование специальных модификаторов для ускорения формирования твердых кристаллов и предотвращения дефектов.
«Впервые мы применили комбинацию циркония, скандия, титана и бора для обработки высокопрочных алюминиевых сплавов. Эти модификаторы эффективно уменьшают размеры зерен и предотвращают образование столбчатых кристаллов. Новый метод позволяет избежать дефектов, вызванных неравномерным распределением легирующих элементов — проблемой, с которой часто сталкиваются на металлообрабатывающих предприятиях в трехмерной печати, сварке, обработке поверхности и других процессах лазерного плавления», — объяснила к.т.н. Ирина Логинова, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
.jpg)
Исследователи не только модифицировали алюминиевые сплавы, но и прогревали области плавления до температур от 350 до 480°C. Это позволило учесть различные механизмы действия модификаторов и эффективно использовать их индивидуальные свойства. Дополнительная стадия отжига повышает однородность материала и предотвращает растрескивание сплава.
«При добавлении модифицирующих добавок мы наблюдали уменьшение размера зерна в 15–30 раз как в литом состоянии, так и после лазерного плавления. Этот эффект положительно сказывается на механических свойствах материала: чем меньше зерна в металле, тем выше его прочность и пластичность. Новая технология позволит производить, например, сложные детали для двигателей внутреннего сгорания и высокотехнологичные корпусные элементы с минимальным количеством дефектов», — отметил к.т.н. Алексей Солонин, заведующий кафедрой металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
Часть исследований была проведена благодаря субсидиям из федерального бюджета на создание высокотехнологичных производств. Программа поддержки осуществляется Минобрнауки России в рамках национального проекта «Наука и университеты».
Источник : Пресс-служба НИТУ МИСИС
