Несмотря на то, что трёхмерная печать существует достаточно давно, её не перестают совершенствовать. В ходе сопутствующих исследований время от времени случаются совершенно непреднамеренные открытия, способные изменить облик многих направлений в промышленности. К примеру, во время поиска новых материалов для печати при помощи металлов исследователи из Технологического института Джорджии получили сплав с очень необычными свойствами.

Материалы для печати

Самым обычным и привычным материалом для 3D-печати является пластик. Он обладает достаточно низкой температурой плавления, поэтому с ним гораздо легче работать, чем с остальными субстанциями. Пластик разогревается при помощи электронагревателей, с равномерной скоростью подаётся через сопла и укладывается слой за слоем, застывая в процессе. Из разных видов пластика печатаются декоративные фигурки, украшения, игрушки, протезы и даже детали машин.

Помимо пластика, в 3D-печати используют и другие материалы, лишь бы из можно было наносить слой за слоем, формируя таким образом объект печати. Уже привычными стали различные металлы, бетонные смеси и даже органика, для них различаются только способы нанесения и процесс формирования итоговой конструкции. Конечно ни один из них нельзя считать идеальным, у каждого имеются собственные недостатки, поэтому исследователи и проводят много времени, совершенствуя материалы для печати. Над этой же задачей работают и учёные из Технологического института Джорджии. Они занимались исследованиями в области печати металлом и разрабатывали совершенно новый многокомпонентный сплав. Сбалансировав его состав, учёные долгое время его тестировали, пока в один прекрасный момент совершенно случайно не обнаружили у него совершенно неожиданные свойства.

Инновационный сплав

3D-печать при помощи металлов в своей основе имеет ту же самую технологию, которая используется при печати пластиком. Металл точно так же наносится поверх предыдущего слоя и сплавляется с ним, увеличивая таким образом высоту конструкции. Конечно, имеются и отличия, например, металл используется в виде порошка. Он строго дозировано насыпается поверх уже имеющегося слоя, и только после этого используется нагрев при помощи мощного лазерного луча. Зона нагрева очень ограничена, поэтому расплавляется лишь небольшой участок. Одним из ключевых моментов, определяющих качество будущего изделия, является состав сплава. Используя правильные компоненты, можно существенно увеличить прочностные и прочие характеристики, от чего будут зависеть эксплуатационные качества самого изделия.

Обычно большую часть сплава составляет один основной металл, к которому добавляются различные примеси для придания ему необходимых свойств. Учёные из Технологического института Джорджии пошли другим путём и изготовили высокоэнтропийный сплав. Его главным отличием является состав, в него входят пять металлов примерно в равных пропорциях. Как показал опыт их использования, подобный сплавы обладают очень интересными свойствами, не стал исключением и этот случай.

Во время экспериментов с использованием высокоэнтропийного сплава (в равных долях никель, железо, хром, кобальт, алюминий) для 3D-печати исследователи обнаружили, что он обладает очень высокой прочностью. Это обнаружилось после начала экспериментов с лазерным плавлением, когда металл очень быстро нагревается до температуры плавления и так же быстро остывает. В результате образовалась необычная микроструктура. Предел текучести сплава составил 1,3 гигапаскаля, что в три раза выше, чем во время использования обычного литья. При этом металл получился более пластичным, что полностью противоречит предыдущему качеству.

Быстрое охлаждение привело к созданию новой кристаллической структуры, которая одновременно обладает противоречивыми качествами. Обычно высокая прочность приводит к хрупкости металла, а не повышению пластичности. Тем не менее новый сплав может оказаться очень полезным, поскольку такое сочетание востребовано во многих областях промышленности и машиностроения.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!