Ультразвук может помочь повысить прочность металлов, напечатанных на 3D-принтере

Исследователи отмечают, что изделия, полученные методом лазерного спекания металлических порошков, отличаются анизотропией - они состоят из довольно крупных, вытянутых кристаллов, что приводит к снижению прочности и увеличивает риск появления трещин при печати. Когда спеченный материал подвергается воздействию ультразвуковых волн, образуется более прочная и плотная микроструктура во время 3d print на https://graphicshunt.com/blog/ultrasound-can-help-improve-strength-of-3d-printed-metals/ с более мелкими и равноосными кристаллами. Ученые протестировали идею технологии направленного энергетического осаждения (DED), при которой порошок распыляется на подложку струей газа и избирательно спекается с помощью лазерного излучателя. Единственное отличие заключалось в том, что к подложке подключались сонотрод и пьезопреобразователь мощностью 500 Вт с частотой генерации 20 кГц.

Основным материалом исследования служил порошок титанового сплава Ti-6Al-4V. В ходе экспериментов команде удалось увеличить предел и силу крипа на 12%. Для чистоты эксперимента и доказательства общей применимости метода эксперименты были повторены с жаропрочным никель-хромовым сплавом Inconel 625 с аналогичными результатами. Интересно, что метод позволяет создавать изделия с функционально-дифференцированной структурой, то есть корректировать прочностные характеристики отдельных участков полиграфической продукции с помощью селективного ультразвукового воздействия.

Хотя мы использовали титановый сплав и суперсплав на основе никеля, мы ожидаем, что этот метод может быть применен к другим коммерческим металлам, таким как нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы и кобальтовые сплавы », - объясняет профессор Ма Цянь.

Ученые считают, что метод будет эффективен не только в сочетании с технологией прямого лазерного осаждения металлических порошков, но и при работе со стержневыми материалами. Но есть и ограничения: ультразвук может нарушить распределение порошка при селективном лазерном спекании или плавлении (DMLS и SLM), поэтому для этих методов, скорее всего, требуется сфокусированное воздействие непосредственно на спеченные / сплавленные области.

 Дата: 06.10.2021.