Метод предполагает послойное нанесение металлических порошков и расплавление их лазерным лучом с плавным изменением химического состава по объему детали. В результате получается монолитная структура, в которой свойства одного материала постепенно переходят в свойства другого – без резкой границы, характерной для сварных и паяных соединений.
Ученые разрабатывают технологию лазерного выращивания градиентных металлических деталей для ракет
В Московском Политехе началась разработка технологии прямого лазерного осаждения металлических деталей, которая позволит соединять разнородные материалы – например, бронзу и сталь – без сварных швов и иных сборочных операций.
Created by techinsider.ru using AI
3D-печать металлом заменит сборочные операции при создании камер сгорания ракетных двигателей.
Решение может быть использовано в ракетно-космическом приборостроении – в частности, изготовлении камер сгорания и других элементов ракетных двигателей. В таких узлах требуется одновременно высокая теплопроводность медного сплава для отвода тепла и прочность стали для удержания давления. Сейчас эти материалы соединяют комбинацией сборочных операций, включающих капиллярную пайку и сварку, что создаеет ряд существенных ограничений и сложностей.
Помимо ракетной техники, метод может применяться при производстве лопаток турбин в авиастроении, компонентов термоядерных реакторов и износостойких покрытий в металлургии.
«Мы создаем не просто деталь из двух металлов, а единую градиентную структуру, в которой один материал плавно перетекает в другой – тем самым бронза и сталь вместе образуют новый, более сложный и совершенный сплав. Это убирает шов как таковой, а саму конструкцию превращает в монолитную и цельную», – объяснил Константин Макаренко, руководитель проекта, лауреат конкурса на получение грантов имени П.Л. Капицы для молодых ученых.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
По словам разработчика, ключевая научная сложность заключается в управлении переходной зоной между металлами с разными температурами плавления, параметрами кристаллической решетки и тепловым расширением: без точного контроля режимов печати там образуются поры, трещины и хрупкие включения.
Для решения этой задачи команда создает термомеханические и микроструктурные модели процесса, которые позволят заранее предсказывать поведение материала и подбирать режимы печати, минимизирующие дефекты.
Проект рассчитан на 36 месяцев. За это время планируется изготовить и испытать серию образцов из пар металлов с разными свойствами и структурой переходных зон, провести металлографический анализ, имитационное моделирование и механические испытания.
К проекту привлечены студенты Московского Политеха, НИТУ МИСИС и ИКТИ РАН.
Загружаем