Исследователи напечатали образец прочной нержавеющей стали на 3D-принтере

Исследователи напечатали образец прочной нержавеющей стали на 3D-принтере
Читайте нас: Дзен новости

Источники: | importprom.com

Американским учёным удалось напечатать на 3D-принтере образец нержавеющей стали 17-4 с дисперсионным твердением (PH), которая активно используется в авиастроении и строительстве атомных электростанций. О новом открытии сообщает издание TechXplore.
Исследователи напечатали образец прочной нержавеющей стали на 3D-принтере
Автор:
involta media
involta media

Американским учёным удалось напечатать на 3D-принтере образец нержавеющей стали 17-4 с дисперсионным твердением (PH), которая активно используется в авиастроении и строительстве атомных электростанций. О новом открытии сообщает издание TechXplore.

Группа исследователей смогла с точностью повторить состав стали 17-4  при 3D-печати. При этом распечатанный экземпляр соответствовал свойствам сплава, изготовленного традиционным способом. Исследователи основывались на высокоскоростных данных о процессе печати, которые они получили с помощью высокоэнергетического рентгеновского излучения от ускорителя частиц.

Использование 3D-печати поможет производителям деталей из 17-4 PH сократить затраты и повысить гибкость производства. Однако, несмотря на свои преимущества по сравнению с традиционным производством, 3D-печать некоторых материалов может давать слишком противоречивые для определенных приложений результаты. Печать металла особенно сложна отчасти из-за того, как быстро меняется температура во время процесса.

По словам физика, соавтора исследования, Фань Чжана, из-за того, что материал нагревается и остывает достаточно быстро, расположение или кристаллическая структура атомов внутри материала быстро меняется. Авторы нового исследования стремились пролить свет на то, что происходит во время быстрых изменений температуры, и найти способ привести внутреннюю структуру к правильной форме — так называемому мартенситу. Они нашли необходимое оборудование для работы в синхротронной рентгеновской дифракции, или XRD.

«В XRD рентгеновские лучи взаимодействуют с материалом и формируют сигнал, похожий на отпечаток пальца, соответствующий конкретной кристаллической структуре материала», — объяснил Ляньи Чен, профессор машиностроения.

В Advanced Photon Source (APS), ускорителе частиц длиной 1100 метров, во время печати учёные облучали образцы стали высокоэнергетическим рентгеновским излучением. Авторы заметили, как кристаллическая структура менялась в процессе печати, и показали, как определенные факторы, которые они контролировали, например состав металлического порошка, влияли на весь процесс.

Исследователям удалось получить чёткую картину структурной динамики во время печати, что позволило точно настроить состав стали, включающий только железо, никель, медь, ниобий и хром.

«Управление составом действительно является ключом к 3D-печати сплавов. Теперь мы можем контролировать, как он затвердевает. Мы также показали, что в широком диапазоне скоростей охлаждения, скажем, от 1000 до 10 миллионов градусов Цельсия в секунду, наши составы неизменно приводят к получению мартенситной стали 17-4 PH», — сказал Чжан.

В качестве бонуса некоторые составы привели к образованию наночастиц, повышающих прочность, которые при традиционном методе требуют охлаждения, а затем повторного нагрева стали. Механические испытания показали, что сталь, напечатанная на 3D-принтере, с её мартенситной структурой и наночастицами, придающими прочность, соответствует прочности стали, полученной традиционными способами.

Наверх