МОСКВА, 9 января. /ТАСС/. Исследователи из России разработали технологию производства уникального сплава на базе многослойных микроструктур из бронзы и стали, который отличается высокой прочностью и при этом сочетает в себе положительные свойства обоих материалов. Он найдет применение в авиационной и ракетной промышленности, сообщила в понедельник пресс-служба "Сколтеха".
"Теперь, когда мы знаем, что бронзу и сталь действительно можно сплавлять технологией прямого нанесения материала на 3D-принтере, и знаем механические характеристики этого нового сплава, мы можем исследовать его возможные применения. В перспективе хотелось бы изготовить и испытать в "Сколтехе" железо-медную камеру сгорания, но могут быть и другие изделия и комбинации металлов", - заявил научный сотрудник "Сколтеха" Константин Макаренко, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Композитные материалы - сложные структуры, состоящие из нескольких субстанций с сильно отличающимися свойствами. Комбинация этих материалов придает композитам уникальные свойства, которые отсутствуют у их оригинальных компонентов. Они широко применяются во всех областях промышленности в качестве более прочной и долговечной замены металлических и пластиковых конструкций.
Макаренко и его коллеги разработали новый композитный материал, который сочетает в себе плюсы двух широко применяемых металлических конструкционных материалов - стали и бронзы. Создание этого материала стало возможным благодаря новой методике применения технологий лазерной обработки веществ и трехмерной печати, которая была разработана российскими исследователями.
Новый композитный сплав
Как отмечают авторы разработки, созданный ими подход позволяет "склеивать" друг с другом чередующиеся слои из металлических материалов или сплавов с очень разными физическими и химическими свойствами. Новая методика не приводит к появлению микротрещин и прочих дефектов, обычно возникающих при попытках соединить эти вещества.
Российские ученые выяснили, что формирование этих дефектов можно предотвратить, если обрабатывать при помощи лазера чередующиеся слои из стали и бронзы толщиной в несколько десятков или сотен микрометров. Схожие результаты можно получить, если использовать для производства сплава не чередующиеся слои из разных материалов, а особый порошок из микроскопических частиц бронзы и стали.
"У стали высокая жаростойкость, и она выдерживает температуры камеры сгорания работающего двигателя, но по теплопроводности она заметно уступает бронзе, что снижает стойкость камеры к перегреву. Мы показали, что на 3D-принтере можно сделать цельную композитную камеру с плавным, бездефектным переходом: внутри она бронзовая и потому хорошо охлаждается, снаружи - стальная, поэтому не происходит разрушения", - пояснил доцент Центра технологий материалов "Сколтеха" Игорь Шишковский, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как предполагают исследователи, подобным образом можно изготавливать и другие компоненты авиационной и ракетной техники, в том числе лопатки турбин и другие детали, при эксплуатации которых требуется высокая прочность и хороший отвод тепла. Применение технологий трехмерной печати и лазерного плавления, по мнению ученых, позволит упростить и удешевить производство этих компонентов.