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用于航空航天的3D复合材料,可将零件重量减轻20%
发布日期:2019-11-05  来源:MISIS  浏览次数:240
 

 
来自俄罗斯的NUST MISIS高复杂度工业原型中心的科学家团队通过激光熔化获得了带有陶瓷填料的3D铝复合材料细节样品。
 
  在不久的将来,获得的复合材料将用于为俄罗斯航空工业生产航天器部件。该研究是在俄罗斯科学基金会的资助下进行的;结果发表在材料中。
 

 
  科学家来自于科学技术MISIS国立大学,由亚历山大格罗莫夫教授领导,开发了alumomatrix的三维印刷的方法(基于铝的)陶瓷填料(氧化铝和氮化物)的复合材料。该研究是在俄罗斯科学基金会的项目框架内进行的。使用添加剂技术可使所得粉末材料的强度提高20%。
 
  亚历山大·格罗莫夫(Alexander Gromov)评论说:“对于铝细节的3D打印,所谓的silumins(铝与硅的合金,特别是Al-Si-10Mg化合物)主要用作原材料。但是,航空航天业的需求正在增长,科学家们现在正在积极寻找铝基复合材料(包括掺杂的)的新成分,以获得与含有稀土成分的合金相比具有改进的性能(强度,硬度,抗龟裂性)和低成本”。
 
  添加剂技术全球市场的年增长率超过100%。这可以通过添加剂技术的优点对金属进行说明,相比于传统的工业技术:铸造,粉末冶金等,这包括创建复杂的三维细节,通过优化设计减少部件的重量,增加的强度,以及用于快速,情境地生产复杂形状的小规模细节的技术。其中最热门的方向是对航空航天三维铝印刷方法的发展。
 
  在这种情况下,材料科学家的主要任务是在保持强度特性的同时减少细节重量。如今,主要用于飞机的金属是钛。它是一种耐用,耐腐蚀和耐负荷的材料,其唯一的显着缺点是密度高,为5.4 g / mm。轻质且易延展的铝同时具有2.7 g / mm的密度,即轻两倍。但是,它的强度远不及钛。科学家们正在积极寻找强化铝的方法。
 

 
  Gromov教授补充说:“由于在3D打印过程中直接硬化了陶瓷添加剂,我们设法提高了铝粉的强度。此前,人们一直认为获得这种复合材料如SLM是不可能的。但是,该小组能够在常规打印机SLM-280 HL上,使用选择性激光熔化,用新粉末材料制作了实验样品。”
 
  所提出的方法可以提高设计的灵活性,减少功能性原型的生产时间,并将最终部件的重量减少10%至20%。
 
  正如UC Rusal新项目副总监Andrey Arnautov指出的那样:“ NUST MISIS科学家已经接近实现铝生产商的长期梦想:用铝复合材料完全替代钛。许多研究人员在用传统的冶金方法解决轻便耐用的铝合金复合材料的问题,但由亚历山大·格罗莫夫教授带领的团队已经更进一步,正在用创新的粉末来制作3D打印部件。”
 
  目前,该研究小组完成一系列的产生一批料的实验室测试。在不久的将来,研究人员将转向该项目的下一步,即从这种铝陶瓷粉末中获得第一批详细样品。
 
  
 
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