Discover24

547 подписчиков

Свежие комментарии

  • Владимир Акулов
    Этот механизм сделали современные жулики... Но *состарили* машинку в кислоте... Потом бросили *гаджет...Ученые назвали да...
  • Галина Светлая
    Со мной часто бывает. осознание сна во сне.Ученые рассказали...
  • Lehanaizhe
    У вас в F35 летуны мрут как мухи, а тут гиперзвук... Утилизация летунов и миллиардовSandboxx: Компани...

Новые смеси для 3D-принтера печатают сверхпрочные изделия из нержавеющих сталей

Новые смеси для 3D-принтера печатают сверхпрочные изделия из нержавеющих сталей

Сплав, называемый нержавеющей сталью 17-4 с дисперсионным твердением (PH), впервые стало возможным печатать на 3D-принтере, сохраняя все ее высокие прочностные характеристики. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Группа исследователей в США – из Национального института стандартов и технологий (NIST), Университета Висконсин-Мэдисон и Аргоннской национальной лаборатории определила конкретные составы смесей для стали 17-4 PH, которые при 3D-печати соответствуют свойствам материалов, изготовленных традиционным способом. Это стало возможным за счет анализа данных, полученных с помощью высокоэнергетического рентгеновского излучения от ускорителя частиц.

Несмотря на свои преимущества по сравнению с традиционным производством, 3D-печать некоторых материалов может давать результаты, которые слишком противоречивы для определенных приложений. Печать металлоизделий особенно сложна, отчасти из-за того, что температура во время процесса быстро меняется.

«В аддитивном производстве металлов, по сути, миллионы крошечных порошкообразных частиц сплавляются в одно целое с помощью мощного источника, такого как лазер, расплавляя их в жидкое состояние и затем охлаждая при затвердевании. Но скорость этих процессов высока, иногда превышает один миллион градусов по Цельсию в секунду, и это крайне неравновесное состояние создает ряд чрезвычайных проблем», – пояснил физик NIST Фань Чжан, один из ведущих авторов исследования.

Специалисты прежде всего стремились пролить свет на то, что происходит во время быстрых изменений температуры, и найти способ привести внутреннюю структуру к типу, называемому «мартенситом», чтобы материал демонстрировал свои наиболее востребованные свойства. Ранее попытки 3D-печати сверхпрочных сталей терпели неудачи именно по этой причине.

Теперь ученые нашли правильный инструмент – замеры синхротронной рентгеновской дифракции (XRD). С помощью ускорителя частиц длиной 1100 метров в Аргоннской национальной лаборатории, авторы исследования во время печати облучали образцы стали высокоэнергетическим рентгеновским излучением.

«В XRD рентгеновские лучи взаимодействуют с материалом и формируют сигнал – точный идентификатор, соответствующий конкретной кристаллической структуре материала», – объяснил Ляньи Чен, профессор машиностроения в Университете Вашингтона в Мэдисоне и соавтор исследования.

Хотя железо является основным компонентом стали 17-4 PH, в состав сплава может входить до дюжины различных химических элементов в различных количествах. Исследователи, получив в качестве руководства четкую картину структурной динамики во время печати, смогли точно настроить нужный набор составов смеси для 3D-печати, в конечном итоге имитирующий оригинальный состав изделия, включающий только железо, никель, медь, ниобий и хром.

«Это является ключом к 3D-печати сплавов. Управляя составом, мы можем контролировать, как он затвердевает. Мы также показали, что в широком диапазоне скоростей охлаждения, скажем, от 1000 до 10 миллионов градусов Цельсия в секунду, наши составы неизменно приводят к полностью мартенситной стали 17-4 PH», отметил Чжан.

В качестве бонуса некоторые опробованные составы привели к образованию наночастиц, повышающих прочность, которые при традиционном методе требуют охлаждения стали, а затем повторного нагрева. Другими словами, 3D-печать может позволить производителям пропустить шаг, который требует специального оборудования, дополнительного времени и производственных затрат.

Механические испытания показали, что сталь, напечатанная на 3D-принтере, с ее мартенситной структурой и наночастицами, придающими прочность, соответствует прочности стали, полученной традиционными способами.

«Наши методики печати изделий из стали 17-4 надежны и воспроизводимы, что снижает барьер для коммерческого использования», – подчеркнул Чен. Для авиалайнеров, грузовых судов, атомных электростанций и других критически важных технологий прочность и долговечность имеют важное значение. Поэтому многие из них содержат конструкции из чрезвычайно прочного и устойчивого к коррозии типа нержавеющей стали 17-4 PH.

 

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх