Новости - Заменить титан на алюминий

2019-11-10 10:40:00

Стимул / Материалы для аэрокосмоса станут значительно легче — на 10–20%. В НИТУ МИСиС впервые получены образцы алюмоматричных (на основе алюминия) композитов с керамическими наполнителями (оксид и нитрид алюминия). Метод их 3D-печати разработал научный коллектив Центра прототипирования высокой сложности, сообщает пресс-служба МИСиС. Результаты опубликованы в журнале Materials.

«Сейчас проект находится на этапе научно-исследовательских изысканий, — рассказал “Стимулу” руководитель проекта, профессор, доктор технических наук Александр Громов. — Идет разработка составов, рецептур, отработка режимов. Планы на ближайшее будущее — переход к прототипированию изделий из исследованных композиций».

Применение аддитивных технологий позволило повысить прочность получаемых порошковых материалов на 20%. В ближайшем будущем они будут использованы для выращивания деталей космических кораблей и в новейшем отечественном авиастроении.

«Для 3D-печати алюминиевых деталей в качестве исходного сырья преимущественно используются так называемые силумины (сплавы алюминия с кремнием, в частности соединение Al-Si-10Mg), — поясняет Александр Громов. — Однако запросы авиакосмической промышленности растут, и во всем мире сейчас активно ведутся поиски новых составов алюмоматричных композитов (в том числе модифицированных, легированных) для получения деталей с улучшенными эксплуатационными характеристиками (прочностью, твердостью, стойкостью к образованию трещин) и низкой стоимостью по сравнению с содержащими редкоземельные элементы сплавами».

Ежегодные темпы роста мирового рынка аддитивных технологий составляют более 100%. Причина такого стремительного развития — преимущества аддитивных технологий для металлов по сравнению с традиционными промышленными технологиями: литьем, порошковой металлургией, механической обработкой. Это возможность создания 3D-деталей сложной формы, снижение веса детали за счет оптимизации конструкции, повышение прочности деталей, а также технология для быстрого и ситуативного изготовления мелкосерийных деталей сложной формы. Особенно востребованное для сложной промышленности направление аддитивных технологий — создание методов 3D-печати алюминиевых композитов для аэрокосмоса.

Основной задачей материаловедов в данном случае является итоговое снижение веса детали при сохранении прочностных характеристик. Как известно, основным металлом, используемым сейчас при создании летательных аппаратов, является титан. Прочный, коррозионностойкий, устойчивый к нагрузкам материал, единственный существенный минус которого — высокая плотность: 5,4 г/мм. Легкий и пластичный алюминий при этом имеет плотность 2,7 г/мм, то есть он вдвое легче, однако значительно уступает титану по прочности. Ученые активно ищут способы упрочить алюминий.

По словам Александра Громова, прочность алюминиевых порошков удалось повысить благодаря упрочнению керамическими добавками непосредственно в процессе 3D-печати (так называемое модифицирование in situ). Ранее считалось, что получение таких композитов на принтерах типа SLM невозможно, для этого нужны специальные, уникальные 3D-принтеры. Однако группе удалось создать опытные партии нового порошкового материала на обычном принтере SLM-280 HL селективным лазерным сплавлением (SLM).

«Ученые из НИТУ МИСиС приблизились вплотную к осуществлению давней мечты производителей алюминия: полноценной замене титана алюминиевыми композитами. Над проблемой получения легких и прочных композитов из алюминия традиционными металлургическими способами работало не одно поколение исследователей, но научно-инженерная команда под руководством профессора Александра Громова продвинулась еще дальше и работает над выращиванием 3D-изделия из инновационных порошков», — отметил заместитель директора ОК «Русал» по новым проектам Алексей Арнаутов.

  • страна: Россия
  • отрасль: Наука и образование

Поделиться
All right reserved © 2013 -2019