Новости

Как напечатать дамасскую сталь на 3D-принтере

Как напечатать дамасскую сталь на 3D-принтере

 

Исследователи из Института лазерных технологий им. Макса Планка и Института исследований металлов изготовили аналог дамасской стали с помощью 3D-принтера за счет регулировки температурного режима лазерного наплавления.

Ученые использовали сталь Fe19Ni5Ti в виде порошка и технологию аддитивного поизводства методом селективного лазерного наплавления. Мы знаем, что дамасская сталь получается за счет чередующихся слоев разной твердости, проходящих многократную закалку. В этом случае такой же эффект получается за счет никель-титанового осаждения наночастиц и формирования мартенсита при температуре свыше 200ºС.

Оказалось, что свойства металла можно регулировать, меняя температуру плавления. На иллюстрации показано, как высокопрочные слои были получены при выключении лазера на несколько минут. При этом свежий слой быстро остывал ниже 195ºС и кристаллизовался. Процесс запускали снова, и температура кристаллизованного слоя опять росла, вызывая образование прочных никель-титановых микроструктур.  

Опытным путем было определено влияние различных факторов: толщина слоя, площадь поверхности, температура перехода в фазу мартенсита, длительность периода охлаждения. Для сравнения исследователи напечатали один образец в непрерывном режиме, а другой — с периодическим выключением лазера и охлаждением образца. Во втором случае получили чередование мягких и твердых слоев, аналогичных по структуре дамасской стали. Испытания показали, что изделие, напечатанное по новой технологии, выдерживало усилие на разрыв на 20% выше, чем контрольный образец, и чуть выше, чем настоящая дамасская сталь. При этом предел прочности на растяжение составил 1,3 ГПа с максимальным удлинением при разрыве в 10%.

3D-печатная дамасская сталь может стать более дешевой и прочной альтернативой изделиям из традиционной стали.

Источник: Nature