Сталь - это металл, который ценится за устойчивость к коррозии и используется во многих секторах индустрии 3D-печати. Всем известна нержавеющая сталь, которая на самом деле представляет собой сплав из железа, хрома и небольшого количества углерода. Но знакомы ли вы с дисперсионно-твердеющей нержавеющей сталью PH 17-4? Эта конкретная нержавеющая сталь представляет собой металл, который также известен своей чрезвычайной твердостью, а также устойчивостью к коррозии. Сообщается, что впервые группе исследователей из Национального института стандартов и технологий (NIST, США) удалось напечатать его на 3D-принтере, сохранив при этом обе эти важные характеристики.
Аддитивное производство металла развивается последние несколько лет и расширяет возможности во многих областях, от аэрокосмической отрасли до медицины и автомобилестроения. Тем не менее, это создает и некоторые проблемы, которые нелегко решить. 3D-печать металлом предполагает значительный разброс температур в процессе производства при использовании материала, который очень быстро нагревается и остывает. Фан Чжан, физик из NIST и соавтор исследования, объясняет: «Как происходит аддитивное производство металлов: мы, по сути, свариваем миллионы крошечных порошкообразных частиц в одно целое с помощью мощного источника, такого как лазер, плавя их в жидкость и затем охлаждая до твердого состояния. Но скорость охлаждения высока, иногда превышает один миллион градусов по Цельсию в секунду, и это крайне неравновесное состояние создает ряд сложных проблем».
Такие изменения температуры вызывают некоторые неравномерности, поэтому не всегда легко получить металлическую деталь с желаемыми свойствами. Во избежание этого команда исследователей хотела узнать больше об изменениях кристаллической структуры металла, в данном случае стали РН 17-4, чтобы получить желаемые свойства — твердость и коррозионную стойкость. Им пришлось использовать синхротрон — электромагнитный прибор, ускоряющий элементарные частицы. Исследователи объяснили, что они проецировали синхротронные рентгеновские лучи на рассматриваемую сталь во время ее печати, чтобы проследить эволюцию ее кристаллической структуры. Это позволило им понять ряд факторов, таких как влияние состава сплава.
Фан Чжан продолжает: «Регулирование состава сплава действительно является ключом для 3D-печати металла. Управляя составом, 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 полностью мартенситной стали 17-4 PH».
Таким образом, обратившись к 3D-печати, исследователи смогли изготовить сталь 17-4 PH очень высокого качества, избегая при этом некоторых этапов охлаждения, характерных для традиционного производства. Следовательно, производство может быть проще и дешевле за счет применения аддитивных технологий. Статью по данному исследованию вы можете найти здесь.
Спасибо за внимание!