Российские ученые с помощью 3D-принтера получили сплав с градиентными магнитными свойствами из двух немагнитных материалов. Исследование опубликовано в журнале The Journal of Materials Processing Technology.
Технология 3D-печати используется повсеместно: ее применяют для изготовления деталей самолетов, медицинских имплантатов и протезов, ювелирных изделий и т. д. 3D-печать помогает создавать объекты сложной формы, которые либо тяжело производить с помощью традиционных методов, либо и вовсе невозможно. 3D-печать ускоряет подготовку прототипа и позволяет лучше персонализировать продукт. Сама технология отличается низким уровнем отходов, что является большим преимуществом. Однако у нее есть свои минусы: чаще всего объект изготавливают из однородного материала, что значительно снижает свойства полученного изделия. Если бы состав менялся от одной части к другой, можно было бы получить образец с меняющимися свойствами.
Ученые из Сколтеха и их коллеги с помощью 3D-принтера получили новый материал, свойства которого могут изменяться, это сплав двух металлов с переменным соотношением компонентов. В одной точке 100% металла А, в другой — по 50% каждого металла, потом 100% металла Б и так далее. Свойства изделия, в том числе магнитные, могут плавно, градиентно изменяться. В роли исходных компонентов выступили два сплава: алюминиевая бронза (медь, алюминий и железо) и аустенитная нержавеющая сталь (железо, хром и никель и др.). Оба сплава сами по себе не притягиваются к магниту. Однако если их смешать, то можно получить так называемый «мягкомагнитный материал» ферромагнетик, притягивающийся к постоянным магнитам.
«Из этих двух парамагнитных материалов мы получили градиентный сплав. Для этой цели мы использовали 3D-принтер InssTek MX-1000, который работает по принципу наплавки материала при помощи направленного энергетического воздействия, то есть подачи порошкообразного материала и его одновременного плавления при помощи лазера. У полученного материала наблюдались ферромагнитные свойства разной степени в зависимости от соотношения компонентов. В рамках исследования мы также предложили теоретическое объяснение возникновению у сплава ферромагнитных свойств с точки зрения его атомной структуры. В то время как оба исходных материала имеют так называемую гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру, комбинируя их, мы получаем объемно-центрированную кубическую структуру, которая является магнитной», — рассказывает Олег Дубинин, ведущий автор исследования, сотрудник Лаборатории аддитивного производства Сколтеха.
«Полученные результаты показывают, что метод наплавки материала при помощи направленного энергетического воздействия позволяет не только получать градиентные материалы, используя 3D-печать, но и открывать новые сплавы. Кроме того, эта технология высокоэффективна и пригодна для быстрого изготовления крупногабаритных деталей», — заключает Станислав Евлашин, главный исследователь проекта, ведущий научный сотрудник Сколтеха.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
