开发的新型3D复合材料可将航空航天部件的重量减少20%

NUST MISIS高复杂度工业原型研究中心的一组科学家生产了3D铝复合材料组件的初始样品,该组件具有用于激光熔融的陶瓷填料(氧化铝和氮化物)进行了处理。所得复合材料将在不久的将来用于俄罗斯航空航天业中航天器部件的开发。该研究由俄罗斯科学基金会资助;结果在材料公布

在亚历山大·格罗莫夫(Alexander Gromov)教授的指导下,来自国立科学技术大学MISIS的科学家们开发了一种3D打印铝陶瓷复合材料(铝基)与陶瓷填料的工艺。该研究是俄罗斯科学基金会项目的一部分。使用添加剂技术可以将所得粉末材料的强度提高20%。

亚历山大·格罗莫夫解释说:“在铝部件上进行D3印刷主要使用所谓的硅铝矾土(铝硅合金,尤其是Al-Si-10Mg化合物)作为原材料。但是,航空航天工业的需求正在增长。现在,科学家们正在积极寻找铝基质化合物的新组成(也被掺杂),以得到比稀土合金具有更高性能(强度,硬度,抗裂性)和低成本的组分。”

全球添加剂技术市场的年增长率超过100%,这可以用金属添加剂技术相对于传统工业技术(例如铸造和粉末冶金)的优势来解释。这些功能包括创建复杂的3D组件,通过优化设计来减轻组件的重量,增加组件的强度以及快速,按情况生产具有复杂形状的小规模组件的技术。其中的最流行的方向是在航空航天工业的3D Alumumium压力方法的发展。

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轻组件的重量。今天主要用于飞机的金属是钛。它是一种持久,耐腐蚀,耐用的材料,唯一的主要缺点是其5.4 g / mm的高密度。轻巧而易延展的铝的密度为2.7 g / mm,这意味着它的重量仅为钛的一半,但强度却大大低于钛。科学家们正在积极寻求加强铝的方法。

“通过在3D打印过程中直接硬化陶瓷添加剂,我们已经能够提高铝粉的强度。以前认为不可能在例如SLM打印机上实现这种复合材料。但是,该小组能够使用选择性激光熔化工艺在传统的SLM-280 HL打印机上制作新粉末材料的实验样品,” Gromov教授继续说道。

所提出的方法可以增加设计的灵活性,缩短功能性原型的生产时间,并使由此生产的组件的重量减少10-20%。

俄铝公司新项目副主任安德烈·阿纳托夫(Andrey Arnautov)指出:“ NUST MISIS科学家们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。许多研究人员已经解决了使用传统冶金工艺生产轻质和耐用铝化合物的问题,但亚历山大·格罗莫夫教授( Alexander Gromov)教授带领的研究小组走得更远,并正在努力从创新粉末中开发3D组件。”

研究小组目前正在对所得物料批次进行一系列实验室测试。在不久的将来,科学家将解决该项目的下一步问题,并检查由这种铝陶瓷粉末制成的部件的首批样品。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。