Ученые из MIT предложили способ упрочнения 3D-печатных деталей в аэрокосмической промышленности и энергетике

Группа инженеров под управлением Массачусетского технологического института сообщила о простом и недорогом способе упрочнения одного из ключевых материалов, используемых сегодня в аэрокосмической промышленности и энергетике - суперсплаве Инконель 718, способного выдерживать температуру в 700 градусов Цельсия.

В рамках своей работы исследователи измельчали коммерческие порошки инконеля 718 с небольшим количеством керамических нанопроволок, что приводит к "однородному декорированию нанокерамики на поверхности частиц инконеля". Полученный порошок затем использовался для 3D-печати деталей на L-PBF принтере.

Исследователи обнаружили, что детали, изготовленные таким образом с использованием их нового порошка, имеют значительно меньшую пористость и меньшее количество трещин, чем образцы, изготовленные только из инконеля 718. А это, в свою очередь, приводит к получению значительно более прочных деталей, которые также обладают рядом других преимуществ. Например, они более пластичны - или растяжимы - и обладают гораздо лучшей устойчивостью к радиации и высокотемпературным нагрузкам.

Кроме того, в пресс-релизе отмечается, что сам процесс не требует больших затрат, потому что он работает с существующими машинами для 3D-печати. "Просто используйте наш порошок, и вы получите гораздо лучшие характеристики", - отметил Джу Ли, профессор Альянса Battelle Energy Alliance по ядерной инженерии и профессор кафедры материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института (DMSE), один из авторов исследования.

Сюй Сонг, доцент Китайского университета Гонконга, который не принимал участия в работе, комментирует: "В данной работе авторы предлагают новый метод печати металломатричных композитов из инконеля 718, армированных [керамическими] нанопроволоками. Растворение керамики in situ, вызванное процессом лазерного плавления, повысило термостойкость и прочность инконеля 718. Более того, армирование in situ уменьшило размер зерна и избавило от дефектов. Будущая 3D-печать металлических сплавов, включая модификацию для меди с высокой отражательной способностью и подавление разрушения для суперсплавов, может явно извлечь выгоду из этой техники."

Ли говорит, что эта работа "может открыть огромное новое пространство для проектирования сплавов", потому что скорость охлаждения ультратонких 3D-печатных слоев металлических сплавов намного быстрее, чем скорость охлаждения объемных деталей, созданных с помощью обычных процессов затвердевания расплава. В результате "многие правила химического состава, которые применяются к объемному литью, не применимы к такому виду 3D-печати. Таким образом, у нас есть гораздо больше возможностей для изучения состава основного металла с керамическими добавками".