Ученые получили магнитный сплав из немагнитных порошков с помощью 3D-печати

Сплав из двух материалов, соотношение которых в его составе непрерывно меняется от одной области образца к другой, получили с помощью 3D-принтера ученые Сколковского института науки и технологий и их коллеги, 26 октября сообщает пресс-служба Сколтеха.

Результатом такого подхода стало получение сплава с градиентными магнитными свойствами, при том что ни один из исходных компонентов магнитным материалом не является.

Теоретическое объяснение свойств полученного сплава ученые Сколтеха, Белгородского государственного национального исследовательского университета, НИЦ «Курчатовский институт» и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, принимавшие участие в исследовании, предложили в статье, опубликованной в The Journal of Materials Processing Technology.

У 3D-печати, которая быстро из метода быстрого прототипирования, превратилась в полноценную промышленную технологию, применяемую для изготовления деталей самолетов, медицинских имплантатов и протезов, ювелирных изделий, обуви на заказ и т. д. есть один недостаток — объект обычно изготавливается целиком из однородного материала или однородной смеси и обладает одними и теми же свойствами в любой своей части.

Ученые Сколтеха сумели преодолеть это ограничение. В качестве исходных компонентов они взяли два сплава: алюминиевую бронзу (медь, алюминий и железо) и аустенитную нержавеющую сталь (железо, хром и никель и др.), не обладающие магнитными свойствами. Но в смеси они образуют ферромагнетик — так называемый «мягкомагнитный материал», притягиваемый постоянными магнитами.

Ученые использовали в своем исследовании 3D-принтер InssTek MX-1000, работающий по принципу наплавки материала направленным энергетическим воздействием: порошкообразный материал подается одновременно с его плавлением с помощью лазера.

Ведущий автор исследования, сотрудник лаборатории аддитивного производства Сколтеха Олег Дубинин сообщил, что у полученного материала магнитные свойства непрерывно меняются с парамагнитных на ферромагнитные и обратно при изменении относительного содержания компонентов сплава.

«Градиентные мягкомагнитные сплавы могут найти применение в машиностроении, например в производстве электродвигателей. Полученные результаты показывают, что метод наплавки материала при помощи направленного энергетического воздействия позволяет не только получать градиентные материалы, используя 3D-печать, но и открывать новые сплавы. Кроме того, эта технология высокоэффективна и пригодна для быстрого изготовления крупногабаритных деталей», — пояснил главный исследователь проекта, ведущий научный сотрудник Сколтеха Станислав Евлашин.