Группа ученых из Томского научного центра Сибирского отделения РАН смогла синтезировать сферические порошки на основе интерметаллических соединений никеля и алюминия.
Для их синтеза был применен метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Такие порошки широко применяются в 3D-печати, а также в отраслях энергетики, авиастроения и космического конструирования. Результаты исследования опубликованы в журнале Alloys and Compounds.
В 3D-печати металлом, особенно когда нужно создать сложные и точные детали из прочных, но трудно поддающихся обработке материалов, сферические металлические порошки играют ключевую роль. Благодаря своей округлой форме, эти микрочастицы ведут себя как жидкость, что позволяет их легко и точно дозировать. Это важно для послойного формирования детали, где каждая микрочастица спекается с предыдущей под воздействием лазера или электронного луча. В результате можно получить готовое изделие, например, лопатку турбины, которое не требует дополнительной шлифовки или обработки.
Чтобы сделать интерметаллидные порошки сферическими, в исходную смесь нужно добавлять специальный компонент, который участвует в реакции горения. Без этой добавки вместо сферических частиц получатся слипшиеся комки неправильной формы, которые придется измельчать, или просто бесформенные частицы интерметаллида.
Для получения сферического порошка смесь помещают в реактор, где запускается процесс горения. Температура при этом может достигать 1600 °С. Исследования показали, что состав конечного сплава можно гибко менять. В небольшом реакторе объемом около трех литров можно получить до 10 кг нужного порошка всего за полчаса. При этом килограмм такого же порошка, сделанного другими способами, стоит на рынке от 100 долларов и выше.
Мы впервые получили сферические интерметаллидные порошки в одном технологическом процессе — при распространении волны горения по специальной реакционной шихте в условиях практического отсутствия внешних энергозатрат. По критериям энергоэффективности и простоты наш метод в лучшую сторону отличается от многих существующих способов приготовления подобных порошков, где необходима многостадийная переработка материалов с применением энергоемких высокотемпературных печей и плазменного оборудования.
Ученые успешно испытали эти порошки на 3D-принтере. Полученные из них материалы обладают высокой устойчивостью к жару и окислению. В будущем планируется разработка новых составов сферических интерметаллидных порошков с добавлением различных легирующих элементов.
Ранее Наука Mail сообщала о том, как в России был впервые распечатан имплантат хряща на 3D-принтере.
