Ученые НИТУ «МИСиС» усовершенствовали технологию 3D-печати из алюминия, добившись повышения твердости изделий в полтора раза, Разработанная ими наноуглеродная добавка к алюминиевому порошку, полученная из продуктов переработки попутного нефтяного газа, к позволит повысить качество авиакосмических композитов, напечатанных на 3D-принтере. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Composites Communications
Сегодня основная сфера применения 3D-печати из алюминия — это создание высокотехнологичных деталей для авиационной и космической промышленности. Наличие даже малейших дефектов в печатных конструкциях имеет критически важное значение для безопасности создаваемой техники. По словам ученых НИТУ «МИСиС», основным риском возникновения таких дефектов является высокая пористость материала, вызванная, в том числе, качествами исходного алюминиевого порошка.
Для обеспечения равномерной и плотной микроструктуры печатных изделий ученые лаборатории MISIS Catalis Lab предложили добавлять в алюминиевый порошок углеродные нановолокна. Использование этой модифицирующей добавки позволяет обеспечить низкую пористость материала и повышение его твердости в полтора раза.
«Улучшить свойства порошка для печати позволяет изменение его химического и фазового состава путем внедрения в основную матрицу дополнительных компонентов. В частности, углеродные нановолокна имеют высокую теплопроводность, которая помогает минимизировать температурные градиенты между печатными слоями в процессе синтеза изделий, на стадии селективного лазерного плавления. Благодаря этому микроструктуру материала практически полностью можно избавить от неоднородностей», — рассказал заведующий лабораторией, профессор НИТУ «МИСиС» д.т.н. Александр Громов.
Разработанная научным коллективом технология синтеза наноуглеродных добавок включает в себя методы химического осаждения, ультразвуковой обработки и ИК—термообработки.
Важно то, что используемые углеродные нановолокна являются побочным продуктом переработки попутного нефтяного газа. При его каталитическом разложении углерод скапливается в виде нановолокон на дисперсных металлических частицах катализатора. Обычно в настоящее время попутные газы просто сжигают на месторождениях, что наносит вред окружающей среде. Поэтому применение нового метода имеет также серьезное экологическое значение, — отметил профессор Громов.
Исследование проводилось совместно со специалистами Института катализа СО РАН. В дальнейшем научный коллектив планирует определить оптимальные условия селективного лазерного плавления новых композиционных порошков, а также разработать технологию постобработки и промышленного использования синтезированных изделий.
