Кальций удешевит аддитивное производство сложных деталей

01 сентября 2023
Кальций удешевит аддитивное производство сложных деталей
Материаловеды НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Московского Политеха впервые в мире предложили использовать кальций вместо редкоземельных металлов в сплавах на основе алюминия и меди для аддитивных технологий. Новый материал устойчив к перепадам высоких температур и значительно дешевле аналогов, поскольку стоимость кальция минимум в 2 раза ниже, чем редкоземельных элементов. Полученный сплав может найти свое применение в производстве сложных деталей, используемых при экстремальных температурах, например в авиастроении. Результаты исследования опубликованы в журнале Metals.

Селективное лазерное плавление (СЛП) — передовая технология изготовления сложных по форме и структуре изделий из металлических порошков. Благодаря своей гибкости и простоте использования, СЛП все чаще применяется в различных отраслях — автомобильной, медицинской и аэрокосмической и др. промышленности — для изготовления конструкций сложной формы и структуры.

Однако не каждый материал подойдет для СЛП, поскольку сплав должен удовлетворять комплексу физико-химических свойств, позволяющих как изготовить само изделие, так и достичь требуемых эксплуатационных характеристик. Одним из перспективных типов материалов для данной технологии являются эвтектические сплавы на основе алюминия, меди и редкоземельных металлов (Al-Cu-РЗМ). Но у таких сплавов есть большой недостаток — достаточно высокая стоимость из-за входящих в состав меди и редкоземельных элементов.

Ученые Университета науки и технологий МИСИС совместно с коллегами из Московского политехнического университета впервые в мире предложили альтернативную систему с кальцием Al-Ca-Cu, обладающую рядом существенных преимуществ в сравнении с Al-Cu-РЗМ. Использование кальция позволяет существенно снизить себестоимость сплава, так, например, стоимость кальция в 2 раза меньше таких РЗМ, как церий и лантан, и он почти в 10 раз дешевле, чем эрбий. При этом система Al-Ca-Cu не уступает системам с редкоземельными металлами по уровню технологических и физико-механических свойств.

«Кальций дешевле, чем редкоземельные металлы, обладает низкой плотностью, что позволяет дополнительно снизить удельную массу сплава. При этом эвтектика, формирующаяся при добавлении кальция, также обладает весьма тонким строением, что необходимо для получения требуемого сочетания физико-механических свойств сплава», — поясняет автор исследования Торгом Акопян, к.т.н., старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением Университета МИСИС.

Несмотря на то, что сплавы базовой системы Al-Ca-Cu уже сами по себе обладают достаточно удачным сочетанием технологических и физико-механических свойств, данная тройная система, как отмечают исследователи, может использоваться для разработки более сложных высокотехнологичных материалов, предназначенных для эксплуатации в экстремальных температурных условиях, например для наземных и воздушных транспортных средств.

«Благодаря естественно-композитной структуре, которая может содержать до 30 об.% второй фазы, сплавы на основе новой системы представляются весьма перспективными для применения методов цифровой лазерной обработки, изучение влияния которых является предметом дальнейших исследований», — заключает Торгом Акопян.
Новые технологии на выставке «Металлообработка»: аддитивное оборудование и инновации в 3D-печати
Читать новость

Календарь событий

31
мар 2025
08:00

Ассоциация РАТ объявляет сбор заявок на первую Все­российскую премию в области аддитивных технологий. Мероприятие направлено на поддержку ключевых проектов в области аддитивных технологий, развитие новых направлений и стимулирование внедрения аддитивных технологий. В премии могут принимать участие юридические лица, зарегистрированные на территории Российской Федерации, работающие в сфере разработки, внедрения или использования аддитивных технологий. Приём заявок продлится с 30 марта по 30 апреля 2025 года.

18
мар 2025
10:00
Выставка технологий, оборудования для металлургии и литейной промышленности, а также готовой металлопродукции.
03
мар 2025
10:00
Международная промышленная выставка оборудования для металлообработки и сварки «МашЭкспо Сибирь» ежегодно объединяет производителей и поставщиков станков, оборудования, инструментов, расходных материалов для машиностроения и промышленные предприятия, а также первых лиц отраслевых министерств федерального и регионального уровней, союзов, ассоциаций.
23
мая 2025
09:00
25-я юбилейная международная специализированная выставка «Оборудование, приборы и инструменты для металлообрабатывающей промышленности»
14
апр 2025
19:42
Выставка «Нефтегаз» входит в десятку крупнейших нефтегазовых смотров мира. Проводится ежегодно вместе с Национальным нефтегазовым форумом. Выставка и форум – это синергия участников, партнеров и всей отрасли, здесь представлены все новейшие разработки, встречаются производители и потребители, звучат трендовые доклады, проводятся самые значимые деловые мероприятия.
Нет мероприятий в данной категории
Нет мероприятий в данной категории
31
мар 2025
08:00

Ассоциация РАТ объявляет сбор заявок на первую Все­российскую премию в области аддитивных технологий. Мероприятие направлено на поддержку ключевых проектов в области аддитивных технологий, развитие новых направлений и стимулирование внедрения аддитивных технологий. В премии могут принимать участие юридические лица, зарегистрированные на территории Российской Федерации, работающие в сфере разработки, внедрения или использования аддитивных технологий. Приём заявок продлится с 30 марта по 30 апреля 2025 года.

18
мар 2025
10:00
Выставка технологий, оборудования для металлургии и литейной промышленности, а также готовой металлопродукции.
03
мар 2025
10:00
Международная промышленная выставка оборудования для металлообработки и сварки «МашЭкспо Сибирь» ежегодно объединяет производителей и поставщиков станков, оборудования, инструментов, расходных материалов для машиностроения и промышленные предприятия, а также первых лиц отраслевых министерств федерального и регионального уровней, союзов, ассоциаций.
13
авг 2024
10:00

За время своего существования форум стал одним из крупнейших мировых смотров продукции военного назначения, а также внес серьезный вклад в развитие военно-технического сотрудничества между странами. Ежегодно форум посещают представители оборонной отрасли разных государств мира, чтобы заключить выгодные сделки. Традиционно в рамках форума Ассоциация развития аддитивных технологий выступает организатором круглого стола, посвящённого вопросам развития отрасли.