Изделия из титановых сплавов, созданные на 3D-принтере, поглощают водород значительно интенсивнее, чем полученные традиционным литьём. К такому выводу пришли учёные Томского политехнического университета (ТПУ) по итогам комплексного исследования. Его результаты помогут усовершенствовать технологии обработки напечатанных деталей. Об этом «Жуковский.Life» сообщили в пресс-службе университета.
Специалисты сравнили два образца сплава Ti-6Al-4V. Первый был напечатан методом электронно-лучевого сплавления, а второй — изготовлен классической горячей прокаткой. Оба образца поместили в специальную камеру, нагрели до 450 °C и провели наводороживание в течение часа, наблюдая за процессами в режиме реального времени с помощью рентгеновского дифрактометра.
Результаты оказались поразительными: массовая доля водорода в литом образце практически не изменилась и составила всего 0,03%. В то же время напечатанная пластина активно поглощала газ, и его итоговое содержание достигло 3,4%. Такой эффект связан с особенностями микроструктуры, которая формируется при аддитивном производстве и способствует быстрой диффузии водорода.
«Титановые сплавы широко применяются в авиации, медицине и машиностроении. При аддитивном изготовлении их структура и свойства сильно отличаются от традиционных литых сплавов. При этом важно понимать, как такой материал ведёт себя в водородсодержащих средах и повышенных температурах, ввиду того, что водород может приводить к охрупчиванию сплава и снижению долговечности деталей», — отмечает руководитель лаборатории перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.
Поглощение водорода напечатанными образцами сопровождалось сложными фазовыми переходами, включая образование метастабильных соединений, не характерных для литых сплавов. Длительное воздействие привело к превращению материала в β-фазу титана и стабильный гидрид, что напрямую влияет на его прочностные свойства.
Российские учёные из НИТУ «МИСИС» разработали усовершенствованную технологию производства филамента на основе углеродного волокна для 3D-печати. Применение инновационного способа пропитки волокон раствором полиэфирсульфона, который дешевле и эффективнее аналогов, позволило создать нить с высоким содержанием полимера (45%) и минимальной пористостью. Эта разработка открывает возможности для производства более прочных и лёгких композитных деталей в авиационной и космической отраслях.