Materialforskare från NUST MISIS har presenterat en ny teknik för tillverkning av aluminiummatriskompositerna från nya råvaror-lovande kompositpulver för 3D-tryckning av ljus, hållbara fodral för flygplan och fordonsteknik. Den nya metoden ökar egenskaperna och hårdheten hos de erhållna 3D-tryckta kompositerna med 40% jämfört med analoger. Resultaten har publicerats i Journal of Alloys and Compounds .

Aluminiummatriskompositer är en grupp avancerade material med ett antal unika fördelar:De är lätta, har hög hållfasthet, låg termisk expansionskoefficient och utmärkt slitstyrka. Dessa material kan användas i bilar, flyg- och försvarsindustrin.

Materialet har sådana egenskaper på grund av dess kemiska sammansättning och en speciell produktionsmetod-3D-utskrift med hjälp av selektiv lasersmältningsteknik (SLM). Som ett resultat, kompositen består av sfäriska aluminiumpartiklar härdade med keramiska tillsatser eller belagda med ett lager aluminiumoxid.

Alumina är en av de mest optimala förstärknings- (härdnings-) tillsatserna för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos aluminiumkompositer. Särskilt, Författarna till studien visade experimentellt en ökning av styrkan hos det tryckta kompositmaterialet med aluminiumoxid med 40% jämfört med aluminium utan tillsatser. Således, aluminiumoxid ger ett högre värmebeständighet för kompositpulvret vid förhöjda temperaturer. Det ökar också pulverkompositionens stabilitet jämfört med de vanligaste keramiska tillsatserna, vilket gör materialet särskilt användbart för flygplanskonstruktion.

Forskare från NUST MISIS har utvecklat en ny metod för hydrotermisk oxidation av aluminium för att skapa en förstärkning (härdning) oxidfilm med en viss tjocklek på ytan av aluminiumpartiklar. Med andra ord, på ytan av varje sfärisk partikel av rent aluminium, en "förpackning" bildas - ett lager aluminiumoxid med en viss tjocklek. Den erhållna aluminiumkompositen i dess egenskaper är lämplig för användning i avancerad additiv tillverkning (SLM -teknik).

"Tekniken bygger på den så kallade in situ-metoden, betyder skapandet av en sammansatt struktur inom varje partikel, "sa Alexander Gromov, projektledare, professor vid NUST MISIS. Det ursprungliga aluminiumpulvret (med 99,85% renhet) har utsatts för partiell hydrotermisk oxidation i en autoklav i 30 minuter. Som ett resultat, ett oxidskikt med 10 och 20% Al ₂ O ₃ innehåll har bildats på ytan av aluminiumpulverpartiklar. I slutskedet, pulvret har värmts i lägena från 150 till 600 grader Celsius. "

Den största fördelen med metoden är den höga aktiviteten hos de erhållna pulverpartiklarna och enhetligheten hos deras egenskaper i hela massan, som inte kan uppnås med alternativa metoder för framställning av aluminiummatriskompositer, i synnerhet - införande av keramiska fyllmedel i smält aluminium.

För närvarande, laget har börjat testa de erhållna kompositerna under betingelserna för additiv tillverkning.