NUST MISIS科學(xué)家將3D打印鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度提高了一倍

魔猴君  行業(yè)資訊   2263天前

近日，NUST MISIS科學(xué)家提出了一種生產(chǎn)超高純度氧化鋁（UHPA）的先進(jìn)方法，該方法可以使3D打印鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度翻倍，并將這些產(chǎn)品的特性提升到鈦合金的質(zhì)量。開(kāi)發(fā)的3D打印改性劑可用于航空航天工業(yè)的產(chǎn)品。

3D打印細(xì)節(jié)原型。圖片來(lái)源：Sergey Gnuskov/NUST MISIS

航空航天，船舶和醫(yī)療行業(yè)正在利用鈦、鋁和鋼進(jìn)行3D打印以節(jié)省時(shí)間和成本，鋁質(zhì)輕（密度2700 kg/m3）且可模塑，彈性模量約為70 MPa。這是金屬適合3D打印的行業(yè)主要要求之一，但是單獨(dú)的鋁不夠堅(jiān)固，即使合金硬鋁的拉伸強(qiáng)度也只有500 MPa，其布氏硬度HB只有20 kgf/mm2。

現(xiàn)在所開(kāi)發(fā)的改進(jìn)版本，基于氮化物和氧化鋁并通過(guò)燃燒獲得，已成為新復(fù)合材料的基礎(chǔ)。NUST MISiS團(tuán)隊(duì)的研究使用純度為99.7％的鋁顆粒。通過(guò)氧化，與堿反應(yīng)，隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒UHPA中雜質(zhì)，特別是鐵雜質(zhì)的總濃度降低，而堿金屬（K，Na，Li）的濃度則增加了。

研究人員研究了后續(xù)酸處理和熱處理后雜質(zhì)濃度的變化，發(fā)現(xiàn)該方法可以生產(chǎn)出純度為99.99％的UHPA，其初始純度分別為99.70％和99.99％。

NUST MISIS大學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的鋁燒工藝（PRNewsfoto/NUST MISiS）

鈦的強(qiáng)度比鋁的強(qiáng)度高約六倍，因此這種先進(jìn)的方法生產(chǎn)的3D打印鋁復(fù)合材料是鈦的強(qiáng)度的三分之一。研究人員詳細(xì)介紹了該技術(shù)并將結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊可持續(xù)材料與技術(shù)中?！拔覀円呀?jīng)開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)來(lái)加強(qiáng)通過(guò)3D打印獲得的鋁基復(fù)合材料，我們通過(guò)燃燒鋁粉獲得了創(chuàng)新的前體改性劑，”NUST MISIS有色金屬和黃金部門(mén)的Alexander Gromov教授解釋道。“燃燒產(chǎn)物：氮化物和氧化鋁，專(zhuān)門(mén)用于燒結(jié)分支表面，在顆粒之間形成過(guò)渡納米層。表面的特殊性質(zhì)和結(jié)構(gòu)使顆粒牢固地附著在鋁基質(zhì)上，其結(jié)果是獲得雙倍的的強(qiáng)度。“

據(jù)研究人員稱(chēng)，所研究的UHPA生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低，實(shí)用性高。目前，該團(tuán)隊(duì)正在借助新技術(shù)測(cè)試原型。