Лучше традиционной металлургии: ученые LLNL научились повышать прочность и пластичность 3D-печатной стали

Группа американских ученых выработала улучшенную методику аддитивного производства с использованием стали марки AISI 316L – нержавеющей стали с добавлением молибдена, широко используемой в производстве украшений, а также в химической промышленности и кораблестроении ввиду высокой стойкости к агрессивным средам. Как утверждают ученые, 3D-печатные образцы обладают повышенными прочностными характеристиками, в некоторых случаях превосходящими показатели литых и кованых аналогов в три раза.Работы ведутся учеными из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) при содействии Национальной лаборатории Эймса, Технологического университета Джорджии и Университета штата Орегон. В принципе, порошки из стали марки AISI 316L используются в промышленных 3D-принтерах уже достаточно давно, однако широкому внедрению аддитивного производства функциональных деталей мешает пористость, снижающая прочностные характеристики готовых изделий. Заслуга ученых состоит в разработке новой методики моделирования процесса 3D-печати, позволяющей задавать строение микроструктуры и снижать пористость готовых изделий до 0,8%. «Для того чтобы сделать печатаемые детали действительно функциональными, их характеристики должны быть как минимум на одном уровне с изделиями, получаемыми в традиционной металлургии. Мы сумели напечатать детали из стали марки 316L, оказавшиеся даже лучше тех, что производятся традиционными методами. Это огромный скачок, заполняющий важный пробел и делающий аддитивное производство очень привлекательным для промышленности», – утверждает руководитель научной команды, материаловед Моррис Ванг. Как поясняют исследователи, при работе со сталью приходится балансировать жесткость и пластичность. Получить высокие показатели и того, и другого в традиционной металлургии практически невозможно. А вот 3D-печать с использованием новой методики позволяет преодолевать этот барьер и получать изделия с бескомпромиссно улучшенными характеристиками. Для 3D-печатных продуктов, получаемых селективным лазерным спеканием (DMLS) или наплавлением (SLM), характерна определенная пористость, снижающая прочность. Исследователи провели эксперименты по оптимизации плотности готовых изделий за счет управления микроструктурой с помощью продвинутого моделирования процессов. Как результат, были получены образцы с повышенными прочностными характеристиками без изменения состава сплава. «Характер деформации металлов в основном зависит от того, как наноразмерные дефекты передвигаются и взаимодействуют в микроструктуре. Мы выяснили, что полученная нами структура действует подобно фильтру, позволяя отдельным дефектам двигаться свободно, тем самым обеспечивая пластичность, и блокируя другие, повышая прочность. Наблюдение за этими механизмами и понимание сложных взаимодействий позволяет вырабатывать новые методы контроля над механическими свойствами 3D-печатных материалов», – рассказывает научный сотрудник Томас Вуазен. В дальнейшем ученые надеются применить свои наработки для улучшения характеристик деталей из легких сплавов, демонстрирующих высокую уязвимость к растрескиванию. С докладом исследовательской команды можно ознакомиться по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.