Ультразвуковий 3D-друк суттєво підвищує міцність металу

Якість металів, виготовлених методом тривимірного друку, можна поліпшити завдяки відкриттю, зробленому австралійськими вченими. Ультразвук змінює мікроструктуру цих матеріалів.

На саті https://metal-m.com.ua/ ви дізнаєтесь про діяльність компанії ТОВ «Профи-торг», що здійснює оптову і роздрібну торгівлю металопрокатом. В асортименті найвищої якості сортові листові, фасонні, трубні вироби по доступній вартості. 

Команда вчених з університету Мельбурну королівського технологічного університету вивчала можливості одного з методів 3D-друку - так званого «прямого підведення енергії і матеріалу» (Directed energy deposition, DED). Коротенько його суть полягає в тому, що лазер плавить металевий порошок на поверхні, шар за шаром.

Вчені надрукували зразки з двох поширених сплавів: титанового (Ti-6Al-4V), який застосовується в авіабудуванні і виробництві біоімплантатів, і нікелевого (Inconel 625), поширеного в морській і нафтопромисловості, повідомляє видання New Atlas. В обох випадках метал наносився на хвилевід-концентратор Sonotrode, інструмент, який створює ультразвукові коливання. Під час затвердіння металу ці коливання впливали на мікроскопічні кристали всередині його гранул і забезпечили більш міцне зчеплення. В результаті межа міцності на розрив і межа плинності підвищилися на 12% в порівнянні із зразками, надрукованими звичайним чином.

Крім того, включаючи і вимикаючи сонотрод під час процесу друку, можна створювати предмети, в яких є сусідами зони з різною мікроструктурою. Це властивість «функціонального градієнта» корисна для об'єктів з низькою вагою або зниженим вмістом матеріалу.

Дослідники вважають, що ультразвуковий 3D-друк посилить структурну міцність і інших металів, зокрема, нержавіючої сталі або сплавів алюмінію і кобальту.

Перший дійсно міцний титановий сплав для 3D-друку розробили в минулому році в Мельбурні. Крім «виняткових властивостей» він не вимагає ніякого спеціального управління виробничим процесом або додаткової обробки.

«Особливо слід відзначити його повністю рівноосну структуру зерен: це означає, що зерна кристалів ростуть рівномірно у всіх напрямках і утворюють міцні зв'язки, а не колони з їх слабкими точками, схильними до тріщин, - пояснив він. - Сплави з такою мікроструктурою можуть витримувати набагато більші навантаження, а ймовірність появи дефектів на зразок тріщин або деформацій - набагато нижче».

Нову технологію можна застосовувати для створення інших видів сплавів, що володіють схожими властивостями. Всі вони підвищать норму виробітку і дозволять виготовляти більш складні деталі.