Ученые НИТУ «МИСиС» разработали способ производства композитных деталей повышенной прочности, сочетающий технологии лазерной порошковой 3D-печати с изостатическим прессованием.

Композиционный титан-кремниевый материал обладает высокой прочностью на растяжение и жесткостью. Детали из таких композитов востребованы аэрокосмической промышленностью. Свойства композита сильно зависят от довольно сложной технологии изготовления с рядом существенных ограничений, к тому же высокая химическая активность титана сводит на нет методы производства в жидком, расплавленном состоянии.

Как сообщает пресс-служба вуза, научный коллектив лаборатории гибридных аддитивных технологий НИТУ «МИСиС» предложил оригинальное решение задачи — гибридный подход, сочетающий лазерные технологии и горячее прессование.

«Композитные детали, состоящие из матрицы титанового сплава с армирующими волокнами карбида кремния, впервые были успешно изготовлены с использованием нового подхода, сочетающего лазерную плавку в порошковом слое и горячее изостатическое прессование. Способ предполагает, что волокна могут быть помещены в матрицу после изготовления единичного элемента. После этого из отдельных элементов можно собрать деталь с окончательной формой. Консолидация конечной детали может быть выполнена методом горячего изостатического прессования. Высокое давление и температура при этом будут вызывать усадку зазоров между матрицей и волокном и способствовать диффузионному соединению элементов матрицы. Дальнейшая вставка волокон и сборка нескольких одиночных элементов позволяет получить заготовку с равномерным распределением волокон в объеме», — рассказал ведущий эксперт лаборатории гибридных аддитивных технологий НИТУ «МИСиС» Андрей Травянов.

По словам разработчиков, в ходе экспериментов успешно изготовлены детали из армированного титанового сплава с объемной долей волокон 17%. Рентгеновская томография выявила отсутствие дефектов в полученной детали и хороший контакт между матрицей и волокнами. Испытания на трехточечный изгиб показали, что созданная по новой технологии композитная деталь имеет значительно более высокие — до 15% — показатели прочности и жесткости, чем образец из титанового сплава.

Источник