В США научились перемешивать металлы лазером прямо во время 3D-печати
Учёные из Национального института стандартов и технологий США, NIST, разработали новый метод металлической 3D-печати, который позволяет создавать более прочные и однородные высокоэнтропийные сплавы. Главная идея технологии — использовать лазер не только для плавления порошка, но и для управляемого «перемешивания» металлов прямо во время печати.
Высокоэнтропийные сплавы интересны тем, что состоят не из одного основного металла с добавками, а из нескольких элементов в сопоставимых пропорциях. Благодаря этому они могут обладать высокой прочностью, термостойкостью и устойчивостью к экстремальным условиям. Но есть проблема: при затвердевании разные металлы часто стремятся разделиться, из-за чего структура становится неоднородной, а свойства материала ухудшаются.
Команда NIST изменила траекторию движения лазера в системе лазерного порошкового 3D-спекания. Вместо стандартных линий лазер начал двигаться по петлеобразным маршрутам, создавая вихревое движение в расплавленном металле. По сути, лазер стал работать как миксер, не давая компонентам сплава расслаиваться.
Для этого исследователям пришлось разработать собственное программное обеспечение, потому что стандартные промышленные системы не поддерживают такие сложные траектории. При этом менять само оборудование не нужно — достаточно обновить управляющий софт.
Метод проверили на сложной комбинации высокоэнтропийного сплава RHEA-19 и титана. Наблюдения проводились в Аргоннской национальной лаборатории с помощью мощного рентгеновского источника Advanced Photon Source. Результаты показали более равномерное распределение элементов в металле.
В перспективе такая технология может привести к «печати сплавов по запросу», когда нужный материал формируется прямо во время 3D-печати. Это особенно важно для авиации, энергетики, космоса и производства деталей с разными свойствами в разных зонах одной конструкции.
