Новые функционально-градиентные материалы были получены сотрудниками Института лазерных и сварочных технологий (ИЛИСТ) Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) благодаря технологии прямого лазерного выращивания (ПЛВ). Работа выполняется в рамках проекта "Физическое и термодинамическое моделирование воздействия концентрированных потоков энергии (КПЭ) на мультикомпонентные системы" программы "Приоритет 2030".
Как пояснили в университете, современные аддитивные технологии применяются для получения функционально-градиентных материалов с использованием промежуточных слоев различного химического состава. Такие материалы обеспечивают плавное и надежное соединение металлов, несмотря на различные теплофизические и химические свойства.
Соединение титана и стали затруднено характером взаимодействия металлов и особенностями их теплофизических характеристик. Технология ПЛВ позволяет создавать переходы с постепенным изменением химического состава и разнородные соединения типа "титан-сталь", поскольку промежуточные слои препятствуют образованию хрупких интерметаллидов. Другими словами, она обеспечивает плавный переход между материалами с различными теплофизическими и химическими свойствами и их надежное соединение.
Ученые СПбГМТУ разработали способ, на основе использования четырехкомпонентной системы Ti–Nb–Cu–Fe, где Nb и Cu – промежуточные слои. Эта комбинация устойчива к образованию интерметаллидов. При наплавке на ниобий медный сплав основательно заполняет трещины, даже если они проникают на несколько слоев вглубь. Кроме того, результаты картирования по химическим элементам в области ванадия и бронзы показывают, что их нерасплавленные частицы присутствуют в структуре соединения, а также, происходит затекание меди по границам зерна в междендритные пространства ванадиевой матрицы.
По данным "Корабелки", во всех переходных комбинациях были получены наилучшие показатели механических свойств, которые выше зарубежных аналогов. Предел прочности переходных слоев был на уровне 325-350 МПа. Таким образом, данная технология подходит для создания перехода титан – сталь. Полученные результаты позволят расширить спектр применения аддитивных методов производства в отечественном судостроении.