Исследовательская группа из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» и Сколковского института науки и технологий достигла важного прорыва в области аддитивных технологий, освоив процесс 3D-печати образцов из аморфных сплавов циркония.
Эти материалы, известные как металлические стекла, обладают уникальной не кристаллической структурой, сформированной в результате быстрого охлаждения расплава, которое приводит к образованию разупорядоченного состояния. Данная структура обуславливает такие выдающиеся свойства, как высокая коррозионная стойкость, значительная твердость, упругость и изотропность; это означает, что физико-механические характеристики таких материалов остаются неизменными в различных направлениях. Подобные аморфные структуры можно наблюдать, к примеру, в оконном стекле.
Научная команда из НИЯУ МИФИ и Сколтеха смогла достичь этой замечательной аморфной структуры именно в сплавах циркония, как сообщает информационный ресурс «Научная Россия». Важно отметить, что существует несколько методов производства аморфных металлов, среди которых выделяются ионное облучение, твердофазные реакции и быстрое охлаждение.
Проведя обширные предварительные исследования, ученые из НИЯУ МИФИ пришли к выводу, что 3D-печать с использованием метода селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM) является наиболее перспективной техникой для создания объемных аморфных сплавов на основе циркония. Специалисты Сколтеха оказали значительное содействие в реализации данного проекта.
В качестве исходного материала для 3D-печати был выбран высококачественный металлический порошок, созданный на основе циркониевых сплавов. Процесс его производства был разработан учеными НИЯУ МИФИ в сотрудничестве с исследователями из Института металлургии и материаловедения имени А. В. Бaрaбaнoвa.
Использование новейших технологий в металлургии и аддитивном производстве открывает новые горизонты, позволяя создавать материалы, которые в значительной степени превосходят традиционные металлические сплавы.
Значимость этого достижения нельзя переоценить: аморфные сплавы имеют огромный потенциал для применения в различных отраслях, таких как авиация, автомобилестроение, а также в электронике, где требуется использование легких, но прочных материалов.
Способность 3D-печати производить индивидуальные компоненты с высокой точностью и скоростью значительно улучшает производственные процессы и позволяет сократить время и затраты на создание новых изделий.
Будущее аддитивного производства с использованием аморфных сплавов кажется многообещающим. Исследования в этом направлении продолжаются, и, судя по всему, уже в ближайшем будущем можно ожидать еще более инновационных решений и технологий, которые смогут изменить существующие подходы к производству и материалам.
Это исследование открывает новую страницу в области материаловедения и может стать основой для создания совершенно новых типов продуктов и компонентов, которые будут удовлетворять современным требованиям индустрии.
А. Байкова сообщает, что основная трудность в процессе получения аморфных металлов заключается в их метастабильной неравновесной структуре.
Эта характеристика делает их склонными к переходу в кристаллическую форму при повышении температуры.
Например, аморфные сплавы на основе циркония начинают кристаллизоваться уже при температуре 350°С.
Тем не менее, ученым удалось успешно создать ряд образцов этих уникальных материалов.
В ближайших планах специалистов стоит задача оптимизации технологии по разработке биосовместимых и композиционных материалов, которые будут основываться на аморфных сплавах.