Высокопрочные сплавы для аддитивных технологий

Исследователи института Санта-Барбары Калифорнийского университета и Ок-Риджской национальной лаборатории разработали сплав, предназначенный для решения проблемы металлического аддитивного производства – образования трещин при многократном нагреве и охлаждении металла в процессе печати изделия. Высокопрочные, устойчивые к дефектам 3D-печатные сплавы содержат примерно равные части Co и Ni наряду с Al, Cr, Ta и W, которые обладают прочностью свыше 1,1 ГПа в печатной и постобработанной формах и пластичностью при растяжении более 13% при комнатной температуре. Эти сплавы получаются с помощью электронно-лучевой плавки (EBM) с предварительным нагревом, а также селективной лазерной плавки (SLM) с ограниченным предварительным нагревом. 

Исследователи выбрали сплав на основе никеля, потому что он хорошо работает в условиях высоких напряжений и температур, например, в ракетных и авиационных двигателях, в турбинах газоперекачивающих агрегатов. Сварка сплавов повышенной прочности обычно осложняется присутствием различных металлов, которые охлаждаются с разной скоростью, что увеличивает вероятность растрескивания изделия. Ученые устранили эту проблему, введя кобальт в сплав, который обладает теми же характеристиками, что и никелевый суперсплав, но охлаждается с помощью частиц кобальта, что снижает вероятность растрескивания. Испытания с помощью технологий SLM и EBM позволили получить высокопрочные изделия. Преимущество новой технологии в том, что для упрочнения деталей не требуется дополнительная термическая или механическая обработка - они готовы к использованию после извлечения из принтера.

Источник: Nature