Учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с коллегами из Института легких материалов и технологий ОК РУСАЛ (ИЛМиТ) создали высокопрочный сплав посредством аддитивного производства, который обещает эффективность работе конструкций на повышенных температурах (например, автомобили и самолеты). Статья о разработке опубликована в журнале «Materials Letters».
Аддитивное производство — универсальная технология, которая обещает значительно потеснить методы литья в ближайшее время. Одним из наиболее распространенных методов аддитивного производства является селективное лазерное сплавление (СЛС). Детали из сплавов на основе системы Al-Si (алюминий-кремний), синтезированные по технологии СЛС, обладают высокой прочностью при комнатной температуре. Однако они, как правило, не подтверждают её при температурах выше 200 градусов Цельсия.
«Дефекты — такие как горячие трещины и несплавленные частицы порошка — типичные проблемы, сопровождающие изготовление деталей путём селективного лазерного сплавления», — рассказал один из авторов проекта, доцент НИТУ «МИСиС» Александр Чурюмов.
Ученые НИТУ «МИСиС» и сотрудники ИЛМиТ пошли путем легирования силумина, чтобы улучшить механические характеристики материала.
«Мы разработали химический состав сплава и параметры СЛС, обеспечивающие бездефектную структуру и требуемые механические свойства нового жаропрочного сплава Al-Si-Ni-Fe (алюминий-кремний-никель-железо). Хорошо известно, что никель может улучшить механические свойства сплавов Al-Si-Fe за счет уменьшения размера упрочняющих фаз», — объяснил Александр Чурюмов.
Для нового сплава учёные разработали высокопроизводительный режим СЛС, обеспечивающий объёмную плотность синтезированного материала на уровне 99,8% от теоретической. Высокая прочность обеспечивается мелкой структурой материала, образованной фазами Si, Al5Fe(Ni, Cu) и Al3(Ni, Cu).
По словам создателей, разрабатываемые материалы будут полезны для получения деталей сложной формы с оптимизированной геометрией для автомобильной, авиационной и космической техники.