Неужели когда-нибудь
3D-печати покорятся
даже авиалайнеры?
Учёные-материаловеды совершили просто невероятное: они научились печатать высокотехнологичную нержавеющую сталь на 3D-принтере. Причём – сохраняя все её характеристики.
Речь о сплаве с 17-процентным содержанием хрома и 4-процентным – никеля, производимый с помощью метода дисперсионного затвердевания. Эту нержавейку так и маркируют: «17-4 PH», где PH – и есть обозначение метода старения и отпуска сплава, которые повышают его характеристики, их стабильность и долговечность. Она имеет особые прочностные свойства и оказалась бесценной находкой для постройки авиалайнеров, грузовых судов, атомных электростанций и других критически важных высокотехнологических конструкций, призванных выдерживать просто-таки колоссальные нагрузки.
Однако несмотря на все преимущества печатного метода перед обычным сталеварением, его результаты могут слишком сильно отличаться от желаемых. Во время 3D-печати металлом температуры быстро меняются, отчего такой подход становится ещё более сложным. Вследствие непонимания происходящего с кристаллической решёткой во время печати, исследователи годами безуспешно, методом проб и ошибок, пытались создать сплав 17-4 PH с правильной структурой, в надежде, что однажды, материал выдаст-таки целевые свойства.
И прорыв группы исследователей из Национального института стандартов и технологий (NIST), Университета Висконсин-Мэдисон и Аргоннской национальной лаборатории как раз в том, что она определила конкретные составы стали 17-4, которые при печати соответствуют свойствам версии, изготовленной традиционным способом. Для этого, дабы рассмотреть изменения, происходящие в материале во время печати, авторы нового исследования применили инструмент для работы в синхротронной рентгеновской дифракции (XRD).
Получив чёткую картину структурной динамики в качестве руководства, учёные смогли точно настроить состав начального сырья, чтобы, лавируя в протекающих в процессе печати изменениях, получить законченный рецепт приготовления сплава с целевыми свойствами.
Это огромный успех, но данные исследования могут произвести фурор и за пределами сталелитейной промышленности. Применение XRD для оптимизации 3D-печати раскрывает информацию, которая будет полезна при создании и тестировании компьютерных моделей, призванных спрогнозировать качество практически любых печатных деталей.
По материалам АРМК.