Ученые Сколтеха получили магнитный сплав из немагнитных металлических порошков с помощью 3D-печати

news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
27.10.2021
1442
7
Новости

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

10

Ученые Сколтеха и их коллеги получили с помощью 3D-принтера сплав из двух материалов, соотношение которых в его составе непрерывно меняется от одной области образца к другой. В результате сплав приобретает градиентные магнитные свойства, хотя ни один из исходных компонентов по своей природе не является магнитным материалом. Ученые также предложили теоретическое объяснение свойств сплава. Статья с описанием результатов исследования опубликована в издании The Journal of Materials Processing Technology.

Ученые Сколтеха получили магнитный сплав из немагнитных металлических порошков с помощью 3D-печати

3D-принтер, использованный в исследовании. Источник: Олег Дубинин et al. / The Journal of Materials Processing Technology

Технология 3D-печати, еще недавно воспринимавшаяся лишь как инновационный метод быстрого прототипирования, сегодня превращается в полноценную промышленную технологию, применяемую в производстве деталей самолетов, медицинских имплантатов и протезов, ювелирных изделий, обуви на заказ и так далее.

Главное преимущество 3D-печати — возможность создания объектов очень сложной формы, производство которых с помощью традиционных технологий литья, проката, штамповки или механической обработки либо слишком дорого, либо вовсе невозможно. 3D-печать ускоряет подготовку прототипов и обеспечивает повышенную гибкость с точки зрения персонализации продуктов и выбора количества экземпляров в партиях. Еще одно неоспоримое преимущество 3D-печати — низкий уровень отходов.

Объект, как правило, изготавливается целиком из однородного материала или однородной смеси. Если бы состав менялся от одной части изделия к другой, можно было бы получить образец с постоянно меняющимися свойствами. Например, стержень из сплава двух металлов с переменным соотношением компонентов: в одной точке 100% металла А, в другой — по 50% каждого металла, потом 100% металла Б, и так далее. Соответственно, свойства полученного материала, в том числе магнитные, могут градиентно изменяться, что делает его потенциально ценным для изготовления роторов двигателей, полос для магнитных кодирующих устройств, трансформаторов и прочего.

Ученые Сколтеха получили магнитный сплав из немагнитных металлических порошков с помощью 3D-печати

Магнитные свойства металлического стержня непрерывно меняются с парамагнитных на ферромагнитные и обратно из-за изменения относительного содержания компонентов сплава — нержавеющей стали 316L и алюминиевой бронзы. Источник: Олег Дубинин et al. / The Journal of Materials Processing Technology

В исследовании ученых Сколтеха и их коллег, опубликованного в The Journal of Materials Processing Technology, получен как раз такой материал. В роли исходных компонентов выступили два сплава: алюминиевая бронза (медь, алюминий и железо) и аустенитная нержавеющая сталь (железо, хром, никель и др.). Оба сплава парамагнитные, то есть они не притягиваются к магнитам, однако если их смешать, получится так называемый «мягкомагнитный материал» — ферромагнетик, который притягивается к постоянным магнитам.

«Из этих двух парамагнитных материалов мы получили градиентный сплав. Для этой цели мы использовали 3D-принтер InssTek MX-1000, который работает по принципу наплавки материала при помощи направленного энергетического воздействия, то есть подачи порошкообразного материала и его одновременного плавления при помощи лазера. У полученного материала наблюдались ферромагнитные свойства разной степени в зависимости от соотношения компонентов. В рамках исследования мы также предложили теоретическое объяснение возникновению у сплава ферромагнитных свойств с точки зрения его атомной структуры. В то время как оба исходных материала имеют так называемую гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру, комбинируя их мы получаем объемно-центрированную кубическую структуру, которая является магнитной», — рассказывает ведущий автор исследования, сотрудник Лаборатории аддитивного производства Сколтеха Олег Дубинин.

Ученые Сколтеха получили магнитный сплав из немагнитных металлических порошков с помощью 3D-печати

Источник: Олег Дубинин et al. / The Journal of Materials Processing Technology

«Градиентные мягкомагнитные сплавы могут найти применение в машиностроении, например в производстве электродвигателей. Полученные результаты показывают, что метод наплавки материала при помощи направленного энергетического воздействия позволяет не только получать градиентные материалы, используя 3D-печать, но и открывать новые сплавы. Кроме того, эта технология высокоэффективна и пригодна для быстрого изготовления крупногабаритных деталей», — поясняет ведущий научный сотрудник Сколтеха Станислав Евлашин.

Помимо исследователей из Сколтеха в работе приняли участие ученые из Белгородского государственного национального исследовательского университета, Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Пресс-релиз 

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.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

10
Комментарии к статье