Ученые превратили алюминий в материал для 3D-печати деталей ядерных реакторов
В России создан прочный, пластичный и устойчивый к радиации алюминиевый композит для 3D-печати. Новая разработка НИТУ МИСИС предназначена для изготовления деталей сложной формы, используемых в атомной и космической промышленности.
Основу композита составляет алюминиевый сплав — силумин. В него добавили небольшое количество карбида вольфрама — всего около 1%. Эти наночастицы распределяются по объему материала и усиливают его, не утяжеляя и не ухудшая свойства для печати.
Порошок для 3D-печати получили с помощью шарового измельчения. Это процесс, при котором материал перемешивается в мельнице с вращающимися шарами. Такой способ позволяет сохранить форму частиц и их сыпучесть — важное свойство для равномерной печати. В результате композит можно использовать на стандартных промышленных 3D-принтерах без изменения настроек.
При испытаниях материал показал прочность около 400 мегапаскалей — это сопоставимо с лучшими алюминиевыми сплавами. При этом он сохраняет пластичность, то есть не становится хрупким при нагрузке.
Такие свойства связаны не только с составом, но и с тем, как ведет себя материал во время печати. Под действием лазера его структура дополнительно меняется: часть вольфрама переходит в другую кристаллическую форму, а часть образует соединения с алюминием. В результате внутри детали формируется микроструктура, которая повышает устойчивость к нагрузкам и радиации.
Наш композит — конструкционная альтернатива для защитных кожухов, экранов и корпусов электроники, где не нужна работа при 500–700 градусах, но критична защита от радиации при малом весе. При этом он скорее дополнит существующие материалы, а не заменит их.
Дмитрий Московских
Директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы»
Промышленное внедрение композита возможно через два-три года после проведения ряда прикладных экспериментов.
