Reklama

Są wytrzymałe i jednocześnie plastyczne. Stopy o wysokiej entropii drukowane w 3D

drukowanie 3d

Naukowcom z UMass Amherst i Georgia Tech udało się opracować innowacyjny stop przeznaczony do druku 3D, charakteryzujący się specyficzną strukturą w nanoskali. Sprawia ona, że uzyskany materiał ​​jest bardzo wytrzymały i jednocześnie plastyczny. Może być przydatny do komponentów w przemyśle lotniczym, energetycznym oraz transportowym.

Najczęściej stopy, takie jak stal nierdzewna są wykonane z jednego czystego metalu zmieszanego z mniejszą ilością innych pierwiastków. Jednak nowa klasa materiałów znana jako stopy o wysokiej entropii (HEA) obejmuje mieszanie ze sobą pięciu różnych pierwiastków w mniej więcej równych proporcjach. 

Powstałe w ten sposób stopy mają intrygujące i użyteczne właściwości, takie jak wysoki stosunek wytrzymałości do masy i sztywność, która rośnie wraz z temperaturą. W najnowszym eksperymencie zdecydowano się wykorzystać stop HEA zawierający w równych ilościach aluminium, kobalt, chrom, żelazo i nikiel. 

O ile skład samej mieszanki nie jest niczym nowym (eksperymentowano z nim już od kilku lat), zespół naukowców z UMass Amherst i Georgia Tech stworzył ją przy użyciu techniki, której do tej pory jeszcze nie zastosowano. Mowa o technologii druku LPBF (Laser Powder Bed Fusion).

Powstały w ten sposób przedmiot osiągnął granicę plastyczności na poziomie około 1,3 gigapaskala (niemal 3-krotnie wyższą niż w przypadku konwencjonalnych metod odlewania)

Polega ona na selektywnym spiekaniu kolejnych warstw proszku wykonanego ze stopu. Po nałożeniu kolejnych warstw jest on stapiany za pomocą wiązki lasera zgodnie z geometrią produkowanego elementu. Po zakończeniu procesu druku proszek, który nie został spieczony jest usuwany, a części poddawane są obróbce wykańczającej.

Czytaj też:  Jak wzmocnić cement? Wystarczy materiał ze skorupek krewetek

Zdaniem naukowców ponowne uporządkowanie atomów tej niezwykłej mikrostruktury spowodowało podniesienie wytrzymałości, a także zwiększyło plastyczność, co jest rzadkością, ponieważ zwykle mocne materiały są kruche. W wielu zastosowaniach połączenie wytrzymałości i plastyczności jest kluczem do sukcesu.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature.