Ученые из Шаньдунского университета (Китай) предложили новый метод создания сплавов с памятью формы на основе никель-титан-ниобия (NiTiNb). В его основе лежит лазерное наплавление смеси порошков и последующая термообработка. Полученный инновационным способом сплав демонстрирует типичные характеристики материалов с памятью формы и улучшенные механические свойства. Это открытие поможет ускорить разработку высокоэффективных сплавов и создание умных структур с помощью аддитивного производства.
Сплавы с памятью формы на основе NiTi набирают популярность в медицине, аэрокосмической и автомобильной отраслях благодаря уникальному эффекту запоминания формы и сверхэластичности. Но серьезные трудности при традиционном литье и обработке ограничивают их широкое применение, особенно для изделий сложной геометрии.
Аддитивное производство (АП) - идеальный метод для преодоления этих ограничений. Помимо создания сложных конструкций, АП обладает огромным потенциалом как металлургический инструмент. Китайские ученые предложили использовать в качестве сырья порошковые смеси, а не готовые сплавы. Это позволит сократить цикл разработки новых материалов. Дополнительная термообработка поможет улучшить механические свойства напечатанных деталей.
Из-за быстрой кристаллизации и сложной термической истории структура эвтектик в аддитивно полученных NiTiNb отличается от традиционных аналогов. Стандартные режимы термообработки не всегда подходят, поэтому крайне важно понимать её влияние на новые сплавы.
Ученые использовали порошки NiTi как основу и добавляли 9% ниобия для увеличения теплового гистерезиса. Оптимизированные параметры печати позволили получить плотные NiTiNb-детали. Высокотемпературная обработка при 1273 К была разработана для улучшения механических и функциональных свойств.
Было проведено всестороннее исследование влияния термообработки на микроструктуру, фазовые превращения и свойства напечатанных сплавов NiTiNb. Обсуждались механизмы эволюции микроструктуры, модуляции фазовых переходов и повышения механических характеристик.
Главное преимущество нового подхода - возможность одновременно синтезировать материал и формировать сложные геометрии. Объединение преимуществ аддитивного производства с функциональностью сплавов памяти формы на основе NiTi откроет новые возможности для создания умных структур.
Ученые продолжают работу, стремясь улучшить механические свойства новых сплавов до уровня кованых аналогов, например, с помощью горячего изостатического прессования. Они также пробуют применить этот метод для разработки других тройных и четверных сплавов с памятью формы на основе NiTi.
Таким образом, исследователи из Китая сделали большой шаг к созданию умных материалов нового поколения. Применение аддитивных технологий обещает революцию в материаловедении и открывает поистине безграничные перспективы. Кто знает, возможно уже скоро самые фантастические идеи станут реальностью благодаря 3D-печати!
Источник:
DOI: 10.1088/2631-7990/ad35fc
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!