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.
ЦКБМ Росатома открыло лабораторию мехатроники и робототехники
Читать новость

Календарь событий

25
мар 2024
12:02
XIII Международный форум «АТОМЭКСПО 2024» с ключевой темой «Чистая энергетика: создавая будущее вместе» пройдет 25-26 марта в «Сириусе»
01
мар 2024
15:01
Всемирный Фестиваль молодёжи – самое масштабное молодёжное событие в мире, которое пройдет по Указу Президента России Владимира Путина.
26
янв 2024
14:00
В рамках мероприятия будут представлены новейшие разработки в области бионики, которые помогут вам понять, как мы можем использовать природные механизмы для создания новых материалов и устройств. Вы также узнаете о том, как аддитивные технологии позволяют создавать сложные изделия из различных материалов, от металлов до пластиков.
Нет мероприятий в данной категории
Нет мероприятий в данной категории
Нет мероприятий в данной категории
26
янв 2024
14:00
В рамках мероприятия будут представлены новейшие разработки в области бионики, которые помогут вам понять, как мы можем использовать природные механизмы для создания новых материалов и устройств. Вы также узнаете о том, как аддитивные технологии позволяют создавать сложные изделия из различных материалов, от металлов до пластиков.
01
дек 2023
10:00
1 декабря в Воронеже состоится VI юбилейная международная конференция по импортозамещению с применением комплексного реверс-инжиниринга и аддитивных технологий в различных сферах производства «3D КонЦентрАТ». Участников мероприятия будут ждать актуальные экспертные оценки и решения из области АТ и 3D-технологий, новинки исследований и разработок, а также успешные бизнес-кейсы.
20
ноя 2023
10:00
С 20 по 21 ноября 2023 года в ИТ-парке им. Башира Рамеева в Казани состоялся V юбилейный Лидер-Форум «Аддитивные технологии – новая реальность». Лидер-форум – главная российская площадка, где представлены последние достижения в сфере аддитивных технологий. Платформа для выстраивания тесного диалога о развитии отечественной индустрии 3D-печати. Ежегодное, масштабное событие, объединяющее ведущих экспертов отрасли, государственных корпораций и институтов развития, науки и бизнес-сообщества. Итоги V Лидер-Форума «Аддитивные технологии – новая реальность»:
25
окт 2023
11:00
  • Развитие аддитивных технологий и материалов на базе отраслевых лидеров;
  • Существующие и перспективные технологические решения в области 3D печати;
  • Российские материалы для 3D-печати, которые заменили импортные;
  • Постобработка: автоматизация и новые технологии;
  • Управление качеством, методы контроля конечного продукта;
  • Программное обеспечение для аддитивных технологий. Компьютерное моделирование аддитивных процессов;
  • Тренды развития и лучшие практики аддитивных технологий в России. Место аддитивных технологий в цифровой трансформации промышленности.