Алюминиевые композиты для транспортного машиностроения

Исследователи НИТУ «МИСиС» создали технологию получения порошковых алюмоматричных композитов для 3D-печати, которая повышает однородность свойств и твердость получаемых частиц порошка на 40% по сравнению с аналогами. Изобретение планируется использовать в транспортном машиностроении.

Композиты на основе алюминиевой матрицы обладают высокой прочностью, легкостью, хорошей износостойкостью и низким коэффициентом теплового расширения. Получают их с помощью порошковой 3D-печати по технологии SLM (Selective Laser Melting). Полученный композит состоит из сферических частиц алюминия, упрочненных керамическими добавками, либо покрытых слоем оксида алюминия.

Введение в состав алюминиевого композита армирующих добавок из оксида алюминия позволяет улучшить его механические свойства. Исследователи экспериментально доказали увеличение прочности напечатанного композитного материала за счет оксида алюминия с 64% до 100% по сравнению с обычным алюминием. Оксид алюминия обеспечивает термостойкость композитного порошка при повышенных температурах, а также повышает стабильность его состава.

Исследователи НИТУ «МИСиС» совместно со специалистами ОК «РУСАЛ» разработали новый метод гидротермального окисления алюминия для создания армирующей оксидной пленки определенной толщины на поверхности частиц алюминия — поверхность каждой сферической частицы чистого алюминия «упаковывается» в слой оксида алюминия. Подобный алюминиевый композит пригоден для 3D-печати.

Руководитель проекта, профессор НИТУ «МИСиС» Александр Громов пояснил: «В основе технологии лежит так называемый in situ метод, то есть создание композитной структуры внутри каждой частицы. Исходный алюминиевый порошок (чистотой 99,85%) в течение 30 минут подвергался частичному гидротермальному окислению в автоклавной установке. В результате на поверхности частиц алюминиевого порошка образовался оксидный слой с 10% и 20% массовым содержанием оксида алюминия. В завершающей фазе порошок прошел термическую обработку в режимах 150 - 600°C».

Директор по новым проектам ОК «РУСАЛ» Алексей Арнаутов считает, что главное достоинство технологии — высокая активность полученных частиц порошка и однородность их свойств во всей массе, которых нельзя добиться при других методах получения алюмоматричных композитов, например, при введении керамических наполнителей в расплав алюминия.

Исследователи продолжают испытания композитов, полученных на 3D-принтерах с помощью порошковой 3D-печати по технологии SLM. Изобретение может найти широкое применение в транспортном машиностроении и аэрокосмической отрасли.

Источник: НИТУ «МИСиС»