Изображение, полученное сканирующим электронным микроскопом, демонстрирует шлифовальную стружку NAB, использованную в качестве исходного материала для измельчения в данной работе (изображение предоставлено Мюллером, Винценцем и др. из статьи "Переработка шлифовальной стружки никель-алюминиевой бронзы в сырье для направленного энерговыделения посредством ударно-вихревого фрезерования: изучение технологичности, микроструктуры и механических свойств", журнал Additive Manufacturing).

Немецкие ученые из Института производственных систем и технологий проектирования Фраунгофера IPK (Берлин), компании Mecklenburger Metallguss GmbH (Варен) и Технического университета Берлина опубликовали в журнале Additive Manufacturing статью, посвященную изучению технологических особенностей, микроструктуры и механических характеристик шлифовальной стружки из никель-алюминиевой бронзы (NAB). Этот материал является побочным продуктом при изготовлении судовых винтов и рассматривался как сырье для аддитивного производства с использованием технологии направленного энергетического осаждения (DED). В рамках исследования сравнивались порошки, полученные из стружки методами шарового измельчения, ударно-вихревого измельчения, а также путем переплавки с ультразвуковым распылением.

Для анализа материалов использовались методы цифровой обработки изображений, стандартизированные тесты текучести, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия. Полученные данные сравнивались с характеристиками традиционного порошка, произведенного газовым распылением. Образцы, изготовленные методом направленного энергетического осаждения, были исследованы на предмет плотности, твердости и микроструктуры. Также проводилось сравнение свойств при растяжении для образцов, ориентированных вертикально и горизонтально относительно направления наращивания.

Образцы для испытаний на растяжение, вырезанные из горизонтальных и вертикальных блоков (изображение предоставлено Мюллером, Винценцем и др. из статьи "Переработка шлифовальной стружки никель-алюминиевой бронзы в сырье для направленного энерговыделения посредством ударно-вихревого фрезерования: изучение технологичности, микроструктуры и механических свойств", журнал Additive Manufacturing).

Установлено, что ударно-вихревое измельчение при повышенных скоростях вращения обеспечивает получение частиц округлой формы, обладающих хорошей текучестью и оптимальным распределением по размерам, что делает их подходящими для аддитивного производства. Микроструктура демонстрировала мартенситные фазы, что обусловлено высокими скоростями охлаждения, характерными для процессов аддитивного производства. Наличие керамических включений было обнаружено как в порошке, так и на поверхностях разрушения при растяжении, что частично ухудшало механические свойства. Тем не менее, образцы, выращенные в вертикальном направлении (Z), продемонстрировали конкурентоспособные характеристики при растяжении: предел прочности составил 775 МПа, предел текучести – 455 МПа, а удлинение при разрыве – 12,6%.

Авторы исследования пришли к выводу, что переработка стружки, образующейся при механической обработке, в сырье для аддитивного производства может стать экономически выгодным и экологически целесообразным способом снижения материальных затрат и уменьшения воздействия на окружающую среду.

Источник