В НИТУ МИСИС создали новый алюминиевый сплав для 3D-печати

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» изготовили металлический порошок на основе алюминия для аддитивного производства методом селективного лазерного сплавления (SLM), в пять раз превосходящий по пластичности и при этом не уступающий по прочности существующим аналогам. Изделия сохраняют свойства при температурах до 300°C, что делает новый сплав перспективным в аэрокосмической, автомобильной и энергетической отраслях.

Для лазерной 3D-печати металлами часто используют силумины, то есть сплавы алюминия с кремнием, однако такие конструкции при длительном нагреве быстро теряют прочность, и их характеристики практически невозможно улучшить с помощью термической обработки. Для повышения термостойкости и жаропрочности в алюминиевые сплавы добавляют никель, церий или медь, но это повышает удельный вес и стоимость. Исследователи из НИТУ МИСИС предложили альтернативу на основе системы алюминий-кальций, сообщает пресс-служба вуза.

«Чем плотнее материал, тем выше его прочность и тем меньше вероятность образования трещин при эксплуатации. Нам удалось уменьшить пористость образцов, подобрав оптимальное соотношение мощности лазера и скорости печати, при этом кальций в качестве добавки заменяет дорогие легирующие элементы, не уступая им в эффективности, и снижает удельный вес образца», — рассказал ведущий инженер научного проекта кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС Николай Летягин.

Образцы выдерживают нагрузки на разрыв до 366 МПа с максимальным относительным удлинением при разрыве до тридцати процентов. Сочетание высокой прочности и пластичности позволяет деталям эффективнее переносить механические нагрузки, что снижает риск внезапных поломок. 

«Одно из главных преимуществ нового сплава — устойчивость к высоким температурам. После нагрева до 300°C он практически не теряет твердость, тогда как у традиционных алюминиево-кремниевых материалов она снижается примерно на треть. Это позволяет использовать сплав для производства деталей, которые эксплуатируются в условиях высоких температур, например в двигателях и силовых установках», — рассказал старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС Торгом Акопян.

Исследование выполнено при грантовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российского научного фонда, результаты опубликованы в научном издании Journal of Manufacturing and Materials Processing (Q1).

Источник: НИТУ МИСИС