Materiaalwetenschappers van NUST MISIS hebben een nieuwe technologie gepresenteerd voor het produceren van aluminiummatrixcomposieten uit nieuwe grondstoffen - veelbelovende composietpoeders voor 3D-printen van licht, duurzame koffers voor vliegtuig- en autotechniek. De nieuwe methode verhoogt de uniformiteit van eigenschappen en hardheid van de verkregen 3D-geprinte composieten met 40% in vergelijking met analogen. De resultaten zijn gepubliceerd in de Dagboek van legeringen en verbindingen .

Aluminium matrixcomposieten zijn een groep geavanceerde materialen met een aantal unieke voordelen:Ze zijn lichtgewicht, hebben een hoge sterkte, lage thermische uitzettingscoëfficiënt en uitstekende slijtvastheid. Deze materialen kunnen worden gebruikt in de automobielindustrie, ruimtevaart- en defensie-industrie.

Het materiaal heeft dergelijke eigenschappen vanwege de chemische samenstelling en een speciale productiemethode:3D-printen met behulp van selectieve lasersmelttechnologie (SLM). Als resultaat, het composiet bestaat uit bolvormige aluminiumdeeltjes die zijn uitgehard met keramische additieven of bedekt met een laag aluminiumoxide.

Alumina is een van de meest optimale versterkings- (verhardings)additieven om de mechanische eigenschappen van aluminiumcomposieten te verbeteren. Vooral, de auteurs van de studie bewezen experimenteel een toename van de sterkte van het bedrukte composietmateriaal door aluminiumoxide met 40% in vergelijking met aluminium zonder toevoegingen. Dus, aluminiumoxide zorgt voor een hogere hittebestendigheid van het composietpoeder bij verhoogde temperaturen. Het verhoogt ook de stabiliteit van de poedersamenstelling in vergelijking met de meest voorkomende keramische additieven, waardoor het materiaal bijzonder geschikt is voor de vliegtuigbouw.

Wetenschappers van NUST MISIS hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor hydrothermische oxidatie van aluminium om een ​​versterkende (verhardende) oxidefilm van een bepaalde dikte op het oppervlak van aluminiumdeeltjes te creëren. In andere woorden, op het oppervlak van elk bolvormig deeltje van puur aluminium, er wordt een "pakket" gevormd - een laag aluminiumoxide van een bepaalde dikte. Het verkregen aluminiumcomposiet is in zijn eigenschappen geschikt voor gebruik in geavanceerde additieve fabricage (SLM-technologie).

“De technologie is gebaseerd op de zogenaamde in-situ methode, wat betekent het creëren van een samengestelde structuur binnen elk deeltje, " zei Alexander Gromov, projectleider, professor bij NUST MISIS. Het aanvankelijke aluminiumpoeder (met een zuiverheid van 99,85%) is gedurende 30 minuten onderworpen aan gedeeltelijke hydrothermische oxidatie in een autoclaaf. Als resultaat, een oxidelaag met 10 en 20% Al ₂ O ₃ inhoud is gevormd op het oppervlak van aluminiumpoederdeeltjes. In de laatste fase, het poeder is verwarmd in de modi van 150 tot 600 graden Celsius."

Het belangrijkste voordeel van de methode is de hoge activiteit van de verkregen poederdeeltjes en de uniformiteit van hun eigenschappen in de hele massa, die niet kan worden bereikt met alternatieve methoden voor het produceren van aluminiummatrixcomposieten, in het bijzonder de introductie van keramische vulstoffen in gesmolten aluminium.

Momenteel, het team is begonnen met het testen van de verkregen composieten in de omstandigheden van additive manufacturing.