Ученые НИТУ МИСИС научились программировать поведение металла при 3D-печати

Исследователи выяснили, как лазерное воздействие влияет на свойства сплава с памятью формы на основе никелида титана. Меняя мощность лазера и скорость сканирования, можно программировать свойства материала, например температуру, при которой он восстанавливает свою форму. 

Никелид титана плохо поддается механической обработке, изготовление деталей требует большого количества дополнительных операций, поэтому все больше внимания уделяется аддитивным технологиям, в частности технологии селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM), сообщает пресс-служба НИТУ МИСИС. 

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН изучили, как режимы лазерного синтеза влияют на свойства никелида титана. Для этого они изготовили тонкостенные образцы по технологии лазерного синтеза на подложке. Исследователи меняли мощность лазера и скорость сканирования, чтобы понять, как именно эти параметры влияют на температуру фазового перехода, фазовый состав и обратимые деформации. Совместно с коллегами из «Кинтех Лаб» ученые также провели расчеты динамики испарения двух компонентов — никеля и титана — при селективном лазерном сплавлении.

«С помощью сопоставления расчетов по бикомпонентному испарению и экспериментальных данных нам удалось установить, что основной механизм изменения характеристик никелида титана при лазерном синтезе связан в первую очередь с изменением химического состава из-за разных температур испарения и давления насыщенных паров никеля и титана», — рассказал научный сотрудник «Кинтех Лаб» Андрей Закиров.

Такой подход особенно важен для 4D-печати, когда при консолидации изделия локально контролируются его свойства, в этом случае температура фазового перехода. Возможность заранее задавать нужное поведение материала открывает путь к созданию «умных» конструкций нового поколения.

«Главный результат работы — подтверждение того, что свойства сплава можно настраивать прямо в процессе 3D-печати без дополнительной термообработки. Оказалось, что при изменении параметров лазерного синтеза температура фазовых превращений может смещаться почти на 45°C. Иначе говоря, мы получили возможность управлять температурой, при которой материал начинает восстанавливать форму», — пояснил заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС Станислав Чернышихин.

Полученные результаты могут быть востребованы при производстве персонализированных медицинских имплантатов, миниатюрных механизмов, гибких соединений и робототехнических устройств. Кроме того, работа может стать основой для разработки промышленных протоколов 3D-печати никелидом титана с заранее заданными характеристиками под конкретные задачи и условия эксплуатации.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, результаты опубликованы в издании Journal of Manufacturing and Materials Processing.

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