Wetenschappers van NUST MISIS hebben een methode ontwikkeld om composietonderdelen voor de lucht- en ruimtevaartindustrie te produceren, waardoor de sterkte van afgewerkte producten met 15% is toegenomen dankzij een combinatie van lasertechnologieën en isostatisch persen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in The International Journal of Advanced Manufacturing Technology .

Het titanium-silicium composietmateriaal heeft unieke mechanische eigenschappen die nodig zijn voor het creëren van lucht- en landtransport:hoge treksterkte en stijfheid. Onderdelen gemaakt van dergelijke composieten zijn in trek bij de lucht- en ruimtevaartindustrie.

De eigenschappen van dit vezelcomposiet zijn sterk afhankelijk van een vrij complexe fabricagetechnologie, wat een aantal belangrijke beperkingen met zich meebrengt. Vanwege de hoge chemische activiteit van titanium zijn de productiemethoden in vloeibare toestand niet toepasbaar voor de fabricage van titanium-siliconencomposieten.

Het onderzoeksteam van het NUST MISIS Hybrid Additive Technologies Laboratory bood een oplossing voor het probleem:een hybride benadering die lasertechnologie en heetpersen combineert.

"De hybride benadering die de laserpoederbedfusie en ingekapseld heet isostatisch persen combineert, werd toegepast voor de uitwerking van een composietdeel bestaande uit een titaniumlegeringsmatrix versterkt door siliciumcarbidevezels", zegt Andrey Travyanov, co-auteur van de ontwikkeling, een toonaangevende expert van het NUST MISIS Hybrid Additive Technologies Laboratory.

"De methode gaat ervan uit dat de vezels in de matrix kunnen worden geplaatst na de vervaardiging van een enkel element. Daarna zou het onderdeel met de uiteindelijke vorm kunnen worden geassembleerd met behulp van de enkele elementen. De consolidatie van het laatste onderdeel kan worden uitgevoerd door heet isostatisch persen. De hoge druk en temperatuur zullen de krimp van de openingen tussen de matrix en de vezel veroorzaken en de diffusieverbinding van matrixelementen bevorderen. Verdere invoeging van vezels en assemblage van verschillende afzonderlijke elementen maakt de productie van de voorvorm mogelijk met uniforme verdeling van vezels in het volume."

Volgens de ontwikkelaars werd de haalbaarheid van de voorgestelde aanpak experimenteel bevestigd. Als resultaat werden de vezelversterkte onderdelen van titaniumlegering met een volumefractie van vezels gelijk aan 17% met succes vervaardigd. Röntgentomografie onthulde de afwezigheid van defecten in het verkregen onderdeel en een goed contact tussen de matrix en de vezels.

Tests voor driepuntsbuigen toonden aan dat het composietonderdeel dat volgens de nieuwe technologie is gemaakt, aanzienlijk hogere sterkte- en stijfheidsindicatoren heeft tot 15% dan het onderdeel dat is gemaakt van een massieve titaniumlegering.

Momenteel werkt de wetenschappelijke groep aan het optimaliseren van de technologie en het uitbreiden van het assortiment gefabriceerde onderdelen. + Verder verkennen

Molybdeen-titaancarbide levensvatbaar in additieve productie