Исследователи НИТУ МИСИС разработали композитный материал для 3D-печати, который сохраняет прочность и пластичность, а также противостоит радиационному воздействию. В пресс-службе Минобрнауки РФ уточнили, что чистые алюминиевые сплавы, несмотря на легкость и прочность, не выдерживают экстремальных нагрузок и облучения, что ограничивает их применение в производстве деталей для самолетов, спутников и ядерных реакторов.
Для улучшения свойств ученые добавляют в алюминиевую матрицу частицы тугоплавких соединений, например карбида вольфрама (WC). Он повышает твердость, термоустойчивость и способность поглощать радиацию. Однако ранее распространению таких композитов в аддитивном производстве мешали технологические сложности. Главной проблемой было равномерное распределение наночастиц в металлической матрице. Из-за этого при 3D-печати под действием высоких температур возникали нежелательные фазы, ухудшающие свойства изделий. Кроме того, нанодобавки меняли структуру порошков, лишая их сыпучести.
Команда НИТУ МИСИС предложила двухэтапную технологию для преодоления этих ограничений. Методом низкоэнергетического планетарного шарового измельчения был изготовлен порошок алюминиевого композита (силумина) с наночастицами WC, при этом удалось сохранить сыпучесть и оптимальную плотность.
Оптимальное содержание карбида вольфрама в композите — 1% массы. При этом прочность на растяжение достигает ~400 МПа при удлинении 4%, что сравнимо с лучшими силуминами. Сейчас образец испытывают облучением ионами криптона (147 МэВ, поток 5,6×10¹⁵ ион/см²), имитирующим экстремальные условия длительного облучения. Добавка карбида вольфрама теоретически повышает радиационную стойкость, что перспективно для атомной и космической техники
Старший научный сотрудник Андрей Непапушев пояснил, что в материале формируются новые фазы — метастабильный β-вольфрам и интерметаллид алюминия и вольфрама, которые дополнительно усиливают сплав. В итоге удалось объединить малый вес, повышенную прочность и устойчивость к ионизирующему излучению в композите, пригодном для аддитивного производства. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Ранее Наука Mail рассказывала, что 3D-печать ускорит доставку лекарств от рака к опухолям.
