Ученые НИТУ МИСИС исследовали холодное напыление покрытий

Исследователи считают, что это наиболее эффективный метод нанесения прочных покрытий на детали, в том числе в аддитивном производстве. Повышенную твердость и износостойкость порошковой смеси на основе алюминиевого сплава придает добавление нитрида циркония, сообщает пресс-служба вуза на портале Naked Science.

Образцы без напыления (слева) и с упрочняющим покрытием (справа)

Алюминиевые сплавы широко применяются в автомобилестроении и авиации благодаря малой массе и доступности. Для 3D-печати хорошо подходят сплавы на основе алюминия с добавлением кремния и магния, так как они обладают высокой текучестью, устойчивостью к коррозии и механической стабильностью даже при повышенных температурах.

«Несмотря на все достоинства алюминиевого сплава, детали из этого материала имеют сравнительно невысокую твердость и износостойкость. Для улучшения этих характеристик используют различные методы обработки поверхностей, такие как лазерная наплавка, анодирование и термическое напыление, однако высокотемпературные методы могут привести к изменению химического состава материала, возникновению остаточных напряжений и микротрещин. Более современным способом является холодное напыление, которое позволяет наносить покрытия без нагрева до высоких температур», — рассказала сотрудница научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические материалы» НИТУ МИСИС Вероника Суворова.

Для метода холодного напыления создаются порошковые смеси с добавлением укрепляющих компонентов, например керамических частиц, таких как нитрид циркония. Основные задачи — свести к минимуму потери частиц в процессе напыления и определить оптимальное содержание добавок, необходимых для достижения наилучших результатов.

Ученые НИТУ МИСИС получили порошки с композиционными частицами, а также изучили влияние количества и распределения частиц нитрида циркония на структуру, твердость, жесткость и износостойкость композиционных покрытий. Порошки с десятью процентами добавки оказались неэффективны и даже ухудшали сцепление слоев и снижали твердость и износостойкость материалов. В порошках, содержащих тридцать процентов нитрида циркония, частицы равномерно распределялись внутри матрицы сплава, что позволило создать плотные покрытия и снизить потерю керамических частиц в процессе напыления с пятидесяти до двух процентов.

«Применение композиционных покрытий с тридцатью процентами нитрида циркония продемонстрировало наилучший результат. Прочность, твердость, модуль упругости и износостойкость подложки из алюминиевого сплава значительно увеличились, что особенно перспективно для применения в автомобильной и аэрокосмической промышленности, где требуются легкие материалы с превосходными механическими характеристиками», — прокомментировал директор научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» Дмитрий Московских.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Advanced Engineering Materials.

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.