Суперсплавы на основе кобальт-никеля для 3D-печати

Но исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре недавно опубликовала документ, в котором описывается новый класс суперсплавов, которые можно использовать для 3D-печати, что открывает новые перспективы для аддитивных технологий в аэрокосмической и ядерной энергетике.

Исследовательскую группу возглавляла Треза Поллок, профессор материаловедения и заместитель декана инженерного колледжа Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Большая часть финансирования поступила от стипендии факультета Ванневара Буша (VBFF) на сумму 3 миллиона долларов, которую Поллок получила от Министерства обороны США в 2017 году. В проекте также внесли вклад ученые Carpenter Technologies, Oak Ridge National Laboratory и штатные сотрудники UCSB.

Большинство высокопрочных металлов, используемые в энергетике, космосе и ядерной технике, несовместимы с 3D-печатью. Они могут растрескаться в жидком состоянии в процессе печати или в твердом после того, как готовое изделие будет подвергнуто термической обработке. Это мешает применять сплавы, которые, например, используются в производстве авиационных двигателей, для 3Д печати новых конструкций, которые могут значительно повысить производительность или энергоэффективность.

Металлы, о которых идет речь, являются весьма дорогостоящими, поскольку содержат редкие компоненты и для их создания требуется тщательная обработка и очистка.  Поэтому традиционная фрезеровка такого металла, мягко говоря, неэффективна. Возможность сократить эти отходы практически до нуля с помощью 3D-печати приведет к огромной экономии средств для многих отраслей, не говоря уже об экономии материала за счет получения изделий сложной геометрической формы, которые невозможно получить с помощью механической обработки.

Новый ряд суперсплавов, разработанный командой Поллока, практически в равных пропорциях состоит из кобальта и никеля. Как правило, суперсплавы состоят преимущественно из никеля, но повышение содержания кобальта в данном случае оказалось решающим – это позволило добиться таких характеристик сплава в жидком и твердом состояниях, которые делают его совместимым с широким диапазоном условий 3Д-печати. Суперсплавы на основе кобальт-никеля способны сохранять целостность материала при температурах до 90% от их точки плавления, тогда как большинство сплавов начинает крошиться уже при 50%.

Эти сплавы также устойчивы к повреждениям, что делает их особенно подходящими для производства таких изделий, как лопатки турбин для ядерных реакторов или законцовки крыльев для сверхзвуковых реактивных двигателей.

Новые суперсплавы на основе кобальт-никеля (CoNi) могут быть использованы в технологиях EBM и SLM 3Д-печати.

Источник: 3dprinting.com