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來(lái)自俄羅斯的NUST MISIS高復(fù)雜度工業(yè)原型中心的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)激光熔化獲得了帶有陶瓷填料的3D鋁復(fù)合材料細(xì)節(jié)樣品。
在不久的將來(lái)，獲得的復(fù)合材料將用于為俄羅斯航空工業(yè)生產(chǎn)航天器部件。該研究是在俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的資助下進(jìn)行的；結(jié)果發(fā)表在材料中。
科學(xué)家來(lái)自于科學(xué)技術(shù)MISIS國(guó)立大學(xué)，由亞歷山大格羅莫夫教授領(lǐng)導(dǎo)，開發(fā)了alumomatrix的三維印刷的方法（基于鋁的）陶瓷填料（氧化鋁和氮化物）的復(fù)合材料。該研究是在俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的項(xiàng)目框架內(nèi)進(jìn)行的。使用添加劑技術(shù)可使所得粉末材料的強(qiáng)度提高20％。
亞歷山大·格羅莫夫（Alexander Gromov）評(píng)論說(shuō)：“對(duì)于鋁細(xì)節(jié)的3D打印，所謂的silumins（鋁與硅的合金，特別是Al-Si-10Mg化合物）主要用作原材料。但是，航空航天業(yè)的需求正在增長(zhǎng)，科學(xué)家們現(xiàn)在正在積極尋找鋁基復(fù)合材料（包括摻雜的）的新成分，以獲得與含有稀土成分的合金相比具有改進(jìn)的性能（強(qiáng)度，硬度，抗龜裂性）和低成本”。
添加劑技術(shù)市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率超過(guò)100％。這可以通過(guò)添加劑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)金屬進(jìn)行說(shuō)明，相比于傳統(tǒng)的工業(yè)技術(shù)：鑄造，粉末冶金等，這包括創(chuàng)建復(fù)雜的三維細(xì)節(jié)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)減少部件的重量，增加的強(qiáng)度，以及用于快速，情境地生產(chǎn)復(fù)雜形狀的小規(guī)模細(xì)節(jié)的技術(shù)。其中熱門的方向是對(duì)航空航天三維鋁印刷方法的發(fā)展。
在這種情況下，材料科學(xué)家的主要任務(wù)是在保持強(qiáng)度特性的同時(shí)減少細(xì)節(jié)重量。如今，主要用于飛機(jī)的金屬是鈦。它是一種耐用，耐腐蝕和耐負(fù)荷的材料，其唯一的顯著缺點(diǎn)是密度高，為5.4 g / mm。輕質(zhì)且易延展的鋁同時(shí)具有2.7 g / mm的密度，即輕兩倍。但是，它的強(qiáng)度遠(yuǎn)不及鈦。科學(xué)家們正在積極尋找強(qiáng)化鋁的方法。
Gromov教授補(bǔ)充說(shuō)：“由于在3D打印過(guò)程中直接硬化了陶瓷添加劑，我們?cè)O(shè)法提高了鋁粉的強(qiáng)度。此前，人們一直認(rèn)為獲得這種復(fù)合材料如SLM是不可能的。但是，該小組能夠在常規(guī)打印機(jī)SLM-280 HL上，使用選擇性激光熔化，用新粉末材料制作了實(shí)驗(yàn)樣品。”
所提出的方法可以提高設(shè)計(jì)的靈活性，減少功能性原型的生產(chǎn)時(shí)間，并將終部件的重量減少10％至20％。
正如UC Rusal新項(xiàng)目副總監(jiān)Andrey Arnautov指出的那樣：“ NUST MISIS科學(xué)家已經(jīng)接近實(shí)現(xiàn)鋁生產(chǎn)商的長(zhǎng)期夢(mèng)想：用鋁復(fù)合材料完全替代鈦。許多研究人員在用傳統(tǒng)的冶金方法解決輕便耐用的鋁合金復(fù)合材料的問(wèn)題，但由亞歷山大·格羅莫夫教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)更進(jìn)一步，正在用創(chuàng)新的粉末來(lái)制作3D打印部件。”
目前，該研究小組完成一系列的產(chǎn)生一批料的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。在不久的將來(lái)，研究人員將轉(zhuǎn)向該項(xiàng)目的下一步，即從這種鋁陶瓷粉末中獲得批詳細(xì)樣品。