NUST MISIS科學(xué)家將3D打印鋁復(fù)合材料的強度提高了一倍
魔猴君 行業(yè)資訊 2263天前
近日,NUST MISIS科學(xué)家提出了一種生產(chǎn)超高純度氧化鋁(UHPA)的先進方法,該方法可以使3D打印鋁復(fù)合材料的強度翻倍,并將這些產(chǎn)品的特性提升到鈦合金的質(zhì)量。開發(fā)的3D打印改性劑可用于航空航天工業(yè)的產(chǎn)品。
3D打印細(xì)節(jié)原型。圖片來源:Sergey Gnuskov/NUST MISIS
航空航天,船舶和醫(yī)療行業(yè)正在利用鈦、鋁和鋼進行3D打印以節(jié)省時間和成本,鋁質(zhì)輕(密度2700 kg/m3)且可模塑,彈性模量約為70 MPa。這是金屬適合3D打印的行業(yè)主要要求之一,但是單獨的鋁不夠堅固,即使合金硬鋁的拉伸強度也只有500 MPa,其布氏硬度HB只有20 kgf/mm2。
現(xiàn)在所開發(fā)的改進版本,基于氮化物和氧化鋁并通過燃燒獲得,已成為新復(fù)合材料的基礎(chǔ)。NUST MISiS團隊的研究使用純度為99.7%的鋁顆粒。通過氧化,與堿反應(yīng),隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒UHPA中雜質(zhì),特別是鐵雜質(zhì)的總濃度降低,而堿金屬(K,Na,Li)的濃度則增加了。
研究人員研究了后續(xù)酸處理和熱處理后雜質(zhì)濃度的變化,發(fā)現(xiàn)該方法可以生產(chǎn)出純度為99.99%的UHPA,其初始純度分別為99.70%和99.99%。
NUST MISIS大學(xué)研究實驗室的鋁燒工藝(PRNewsfoto/NUST MISiS)
鈦的強度比鋁的強度高約六倍,因此這種先進的方法生產(chǎn)的3D打印鋁復(fù)合材料是鈦的強度的三分之一。研究人員詳細(xì)介紹了該技術(shù)并將結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊可持續(xù)材料與技術(shù)中?!拔覀円呀?jīng)開發(fā)出一種技術(shù)來加強通過3D打印獲得的鋁基復(fù)合材料,我們通過燃燒鋁粉獲得了創(chuàng)新的前體改性劑,”NUST MISIS有色金屬和黃金部門的Alexander Gromov教授解釋道?!叭紵a(chǎn)物:氮化物和氧化鋁,專門用于燒結(jié)分支表面,在顆粒之間形成過渡納米層。表面的特殊性質(zhì)和結(jié)構(gòu)使顆粒牢固地附著在鋁基質(zhì)上,其結(jié)果是獲得雙倍的的強度?!?/span>
據(jù)研究人員稱,所研究的UHPA生產(chǎn)方法的優(yōu)點是成本低,實用性高。目前,該團隊正在借助新技術(shù)測試原型。