Ученые НИТУ МИСИС разработали более экономичный, по сравнению с существующими, способ изготовления металлических порошков для 3D-печати — с помощью высокоэнергетического шарового помола. Предложенная схема позволяет совместить синтез высокоэнтропийного сплава и формирование преимущественно сферических частиц в одном технологическом процессе, что делает производство менее затратным.
Качество изделий, напечатанных на 3D-принтере, во многом зависит от формы частиц металлического порошка. Наилучшими считаются сферические или квазисферические порошки: они лучше распределяются по поверхности, плотнее укладываются в слои и обеспечивают более стабильный процесс печати. Традиционно для получения такого порошка применяются технологии распыления расплава, плазменной обработки, а также дополнительные термические операции.
Авторы разработали метод получения порошков высокоэнтропийных сплавов, не требующий применения энергоемких и дорогостоящих технологий, что делает производство проще и экономичнее.
«Мы получили порошок высокоэнтропийного сплава на основе алюминия, железа, никеля, меди, хрома и титана с высокой текучестью и однородной наноструктурой. Эти характеристики особенно важны для аддитивного производства, поскольку обеспечивают равномерное формирование слоев при печати и способствуют получению изделий с улучшенными механическими свойствами», — рассказал один из разработчиков, директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС, доктор физико-математических наук Дмитрий Штанский.
«Мы также продемонстрировали применимость метода на других высокоэнтропийных сплавах. Во всех случаях удалось получить преимущественно сферические или квазисферические частицы, что подтверждает возможность применения технологии для широкого класса материалов», — добавил еще один автор исследования, инженер научного проекта научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС, кандидат технических наук Магжан Кутжанов.
Результаты анализа показали, что около 80 % частиц полученного порошка имеют размер 5-45 микрометров — это оптимальный диапазон для большинства технологий 3D-печати металлом. При этом внутри каждая частица состоит из нанокристаллических областей размером всего 5–30 нанометров, что дополнительно способствует повышению прочности будущих изделий.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.