В Сибири разработали материал для экономичной 3D-печати авиационных деталей

Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) в составе исследовательского коллектива разработали новый алюминиевый сплав для 3D-печати легких деталей сложной формы. Материал предназначен для применения в авиационной и ракетно-космической отраслях. Он позволит производить более надежные элементы самолетов и спутников с меньшими затратами сырья, сообщили РИА Новости в пресс-службе университета.

Алюминиевые сплавы широко используют при создании воздушных судов, спутников и других конструкций, где важны небольшой вес и прочность. Для улучшения их характеристик в состав добавляют легирующие элементы, которые повышают устойчивость к трению, пластичность и жаропрочность. Однако применение дорогостоящих металлов может увеличивать стоимость готовых изделий в десятки раз.

Один из способов укрепления алюминия — добавление скандия. Но даже небольшое количество этого редкоземельного металла заметно повышает цену материала. В качестве альтернативы ученые рассматривают церий и эрбий, рассказал младший научный сотрудник лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов СФУ Никита Степаненко.

Исследователи университета совместно с коллегами из организаций Ангаро-Енисейского кластера глубокой переработки цветных и редких металлов разработали новые составы алюминиевых сплавов с пониженным содержанием скандия. Их специально адаптировали для аддитивного производства — технологии, при которой детали формируются послойным нанесением и затвердеванием металла.

Как пояснил профессор кафедры электротехники СФУ Михаил Первухин, сплавы, хорошо зарекомендовавшие себя при литье и ковке, не всегда подходят для 3D-печати. При таком способе производства металл в каждом слое проходит циклы плавления и затвердевания, а отдельные участки могут нагреваться повторно. Поэтому состав материала необходимо специально подбирать с учетом особенностей технологии и экономической эффективности.

Добавление редкоземельных металлов позволяет повысить прочность и жаростойкость алюминиевых деталей, а также снизить риск появления трещин при послойном изготовлении. Необходимые свойства можно получить не только с помощью скандия, но и благодаря использованию церия либо сочетанию скандия с эрбием и цирконием.

По словам Степаненко, 3D-печать позволяет наносить металл только в тех местах, где он необходим. Это помогает экономить легкое сырье, сокращать количество бракованных изделий и уменьшать время производства деталей в два-четыре раза. Кроме того, быстрое охлаждение способствует формированию более однородной структуры материала.