В Корабелке вырастили титановую «зебру» с повышенной ударной стойкостью

Ученые Института лазерных и сварочных технологий (ИЛИСТ) Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ, Корабелка) разработали и создали с помощью технологии 3D-печати методом прямого лазерного выращивания многослойный материал, позволяющий конечным деталям дольше выдерживать динамические нагрузки.

В Корабелке вырастили титановую «зебру» с повышенной ударной стойкостью

Многие ответственные детали, такие как лопатки газовых турбин, прессы, молоты, поршни, испытывают серьезные динамические нагрузки, поэтому металл, из которого сделаны детали, должен быть одновременно прочным и пластичным. В природе такие свойства часто противоречат друг другу. Исследователи из СПбГМТУ предложили слоистый металлический композит, где чередуются два материала — чистый титан (менее прочный, но более пластичный) и сплав титана с алюминием и ванадием (более прочный, но с низкой пластичностью).

Испытания показали, что изделие из нового материала будет обладать высокой прочностью в сочетании с высокой пластичностью и выдерживать большее высокие ударные нагрузки. Для распространения трещин в композиционном материале потребуется потратить больше энергии в сравнении с титановым сплавом, то есть трещины будут распространяться гораздо медленнее, проходя слои из разных материалов.

В Корабелке вырастили титановую «зебру» с повышенной ударной стойкостью

Соавтор исследования Марина Гущина работает с просвечивающим электронным микроскопом

«Если мы знаем направление воздействия основных нагрузок на изделие, то можем это компенсировать чередованием слоев материалов с различными свойствами. Наш подход позволяет очень гибко регулировать свойства материалов и достаточно быстро создавать новые материалы для конкретных изделий», — рассказала заведующая лабораторией «Тестирование и исследование материалов» ИЛИСТ Марина Гущина.

Титановую «зебру» ученые получили прямым лазерным выращиванием: металлические порошки струей аргона подаются в зону плавления, где обрабатываются лазерным излучателем. Материал выращивается послойно и с чередованием: два слоя чистого титана, затем два слоя сплава титана с алюминием и ванадием, затем цикл повторяется снова и снова. Метод позволяет комбинировать схожие и даже разнородные материалы в зависимости от нужд производителей.

В Корабелке вырастили титановую «зебру» с повышенной ударной стойкостью

Соавтор исследования Ольга Климова-Корсмик. На экране монитора — результаты электронной микроскопии титановой «зебры»

«Мы занимаемся наукой ради глобального внедрения наших разработок в промышленность. Заказчики уже интересуются новыми материалами. Если три года назад по разработке новых материалов к нам обращались одна-две компании в год, то сейчас подобные вопросы задают пять-семь компаний. В нашем фокусе — градиентные материалы, композиционные материалы, высокоэнтропийные и мультикомпонентные сплавы, а также их исследования и испытания», — рассказала руководительница отделения исследований материалов ИЛИСТ, заведующая лабораторией «Физическое и цифровое материаловедение» Ольга Климова-Корсмик.

Более полугода ученые подбирали состав композита, выращивали пластины для испытаний и проводили тестирование. Эта работа входит в круг задач Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» и программы «Приоритет 2030».

В Корабелке вырастили титановую «зебру» с повышенной ударной стойкостью

Соавтор исследования Артур Вильданов у установки прямого лазерного выращивания

Исследование опубликовано в журнале International Journal of Advanced Manufacturing Technology.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.