МОСКВА, 9 апреля. /ТАСС/. Специалисты НИТУ МИСИС создали новый алюминиевый композит для 3D-печати, который одновременно обладает прочностью, пластичностью и радиационной стойкостью. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.
«Коллектив исследователей под руководством молодого талантливого ученого Дмитрия Московских разработал инновационный композит на основе алюминия, сочетающий высокую прочность и пластичность. Новый материал открывает возможности для аддитивного производства деталей сложной геометрии, используемых в аэрокосмической и атомной промышленности», — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова, чьи слова приводит пресс-служба.
Алюминиевые сплавы — один из главных материалов в современной промышленности благодаря балансу легкости и прочности. Однако в чистом виде они не способны выдержать ни экстремальные механические нагрузки, ни радиационное облучение, поэтому не могут применяться для производства деталей самолетов, спутников, ядерных реакторов. Чтобы улучшить характеристики алюминиевых сплавов, ученые добавляют в их матрицу частицы тугоплавких соединений. Однако не решенной пока проблемой остается равномерное распределение наночастиц в металлической матрице.
Силумин и карбид вольфрама.
Коллектив МИСИС разработал двухэтапную технологию, позволяющую преодолеть эти ограничения. Используя метод низкоэнергетического планетарного шарового измельчения, исследователи изготовили порошок алюминиевого композита (силумина) с добавлением наночастиц карбида вольфрама, сохранив сыпучесть и оптимальную плотность материала.
«Мы установили, что оптимальное количество карбида вольфрама в композите — 1% от общей массы. В таком виде прочность материала при растяжении составила около 400 мегапаскалей при удлинении на 4%, что сопоставимо с лучшими аналогами на основе силумина. Также на текущем этапе исследования образец проходит испытания облучением высокоэнергетическими частицами — ионами криптона с энергией 147 мегаэлектронвольт, что соответствует экстремальным условиям длительного облучения», — рассказал директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» Дмитрий Московских.
На втором технологическом этапе исследователи изучили фазовую эволюцию материала при 3D-печати и влияние полученной структуры на эксплуатационные характеристики образцов. «Мы выявили, что в материале образуются новые фазы — метастабильный бета-вольфрам и интерметаллид алюминия и вольфрама, которые усиливают сплав своими свойствами. В итоге у нас получилось объединить несколько важных функциональных параметров: малый вес, повышенную прочность и устойчивость к ионизирующему излучению», — рассказал старший научный сотрудник Андрей Непапушев.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале The International Journal of Advanced Manufacturing Technology.
