В МИСИС создали новый метод производства порошков из металла для 3D-печати

Более простой и экономичный метод производства порошков высокоэнтропийных сплавов без использования энергоемких и дорогостоящих технологий разработали специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ МИСИС), 15 июля сообщает пресс-служба вуза.

Такой порошок будет востребован в аддитивном производстве изделий для авиации, энергетики и машиностроения.

Известно, что форма частиц металлического порошка в большой степени определяет качество изделий, напечатанных на 3D-принтере. Установлено, что сферические или квазисферические порошки лучше распределяются по поверхности, укладываются в плотные слои, что обеспечивает стабильный процесс печати изделия. Такой порошок обычно получают с использованием технологии распыления расплава, плазменной обработки и дополнительных термических операций, то есть применяют энергоемкие операции.

Специалисты МИСИС предложили получать такие порошки для 3D-печати более экономичным способом в одном технологическом процессе — измельчая металл в высокоэнергетических шаровых мельницах. При этом одновременно происходит синтез высокоэнтропийного сплава и формирование в большей мере именно сферических частиц. Такой метод существенно сокращает затраты на производство металлических порошков.

Директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС д. ф.-м.н. Дмитрий Штанский отметил:

«Мы получили порошок высокоэнтропийного сплава на основе алюминия, железа, никеля, меди, хрома и титана с высокой текучестью и однородной наноструктурой. Эти характеристики особенно важны для аддитивного производства, поскольку обеспечивают равномерное формирование слоев при печати и способствуют получению изделий с улучшенными механическими свойствами».

Исследование предложенного метода показало, что оптимальный размер для 3D-печати металлом — 5–45 микрометров — имеют порядка 80% частиц получаемого порошка. Кроме того, каждая такая частица состоит из нанокристаллических областей, размер которых составляет лишь 5–30 нанометров, что тоже повышает прочность будущих изделий.

Подробности исследования разработанного метода были представлены авторами в статье «Синтез наноструктурированных и сферических порошков из высокоэнтропийных сплавов с использованием двухступенчатого высокоэнергетического шарового помола» (Synthesis of nanostructured and spherical high-entropy alloy powders using a two-stage high-energy ball milling), опубликованной в журнале Powder Technology (Q1).

«Мы также продемонстрировали применимость метода на других высокоэнтропийных сплавах. Во всех случаях удалось получить преимущественно сферические или квазисферические частицы, что подтверждает возможность применения технологии для широкого класса материалов», — добавил инженер научного проекта научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС к. т. н. Магжан Кутжанов.