Трёхмерная печать воспринимается как один из наиболее простых способов создания объектов. Однако для того, чтобы материалы, производимые с помощью этой технологии, обладали требуемыми характеристиками, учёные из Центра сложных систем аддитивного производства при Университете Алабамы в Бирмингеме (UAB) провели исследование поведения 3D-печатных изделий, подвергнутых воздействию высоких температур, давлений и ударных нагрузок.
Работа, представленная в журнале Scientific Reports, была возглавлена доктором Йогешем Вохрой, профессором физики в UAB и заместителем декана Колледжа искусств и наук по исследованиям и инновациям. Он подчеркивает важность данного исследования как вехи в междисциплинарном сотрудничестве с другими научными учреждениями.
«Этот документ отражает коллективный опыт четырёх научных институтов, применённый к 3D-печатным суперсплавам в условиях экстремальных воздействий, — отметил учёный. — Совместная работа в разных областях науки и инженерии над общей задачей является важным достижением, открывающим новые возможности для обучения и обмена знаниями».
Результаты работы раскрыли новые аспекты поведения материалов с различными примесями при высоких давлениях. Профессор Вохра объяснил, что исследование сосредоточилось на выявлении структурных факторов, определяющих прочность и пластичность сплавов, используемых для 3D-печати.
Учёные выдвинули гипотезу, что ключевым фактором являются фазовые переходы, которые играют важную роль в поведении твёрдых кристаллических тел. Эти переходы сильно влияют на механические, оптические, электрические и термические характеристики материалов, от металлов до полупроводников и керамики.
Аддитивные технологии, такие как лазерно-порошковое наплавление (или 3D-печать), при использовании сложных композитных сплавов создают нестабильные микро- и наноструктуры. Одним из главных вопросов было выяснение того, как изменяется ориентация фаз, возникающих под давлением, в сравнении с теми, что образуются в процессе печати. Важным было также понять, сохраняет ли структура свою стабильность при деформации под воздействием высоких давлений или происходит ли изменение химического состава материала из-за фазовых переходов.
Во время экспериментов по сжатию, для извлечения образцов толщиной всего несколько нанометров, использовалась технология сфокусированного ионного пучка. Результаты наблюдений показали, что фазовый переход оказался необратимым: электронная микроскопия продемонстрировала, что расположение нанопластин сохранялось неизменным даже при экстремальных давлениях.
Эти результаты открывают новые перспективы для разработки материалов с нужными примесями, специально предназначенных для работы в крайних условиях. Например, для экстремальных температур, что будет полезно в аэрокосмической отрасли и энергетике, или для поддержания стабильности формы при высоких давлениях, как в сверхзвуковых потоках или в условиях радиации в ядерных реакторах.
Профессор Вохра выразил своё восхищение результатами работы, отметив, что они представляют собой значительный шаг вперёд в понимании изменений кристаллической структуры и открывают новые идеи для разработки производственных методов в будущем.
Нужно оборудование?
Звоните: 8 (800) 777-23-97
Точных Вам измерений!