NUST MISIS科學家將3D打印鋁復合材料的強度提高了一倍

魔猴君  行業(yè)資訊   2370天前

近日，NUST MISIS科學家提出了一種生產超高純度氧化鋁（UHPA）的先進方法，該方法可以使3D打印鋁復合材料的強度翻倍，并將這些產品的特性提升到鈦合金的質量。開發(fā)的3D打印改性劑可用于航空航天工業(yè)的產品。

3D打印細節(jié)原型。圖片來源：Sergey Gnuskov/NUST MISIS

航空航天，船舶和醫(yī)療行業(yè)正在利用鈦、鋁和鋼進行3D打印以節(jié)省時間和成本，鋁質輕（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，但是單獨的鋁不夠堅固，即使合金硬鋁的拉伸強度也只有500 MPa，其布氏硬度HB只有20 kgf/mm2。

現在所開發(fā)的改進版本，基于氮化物和氧化鋁并通過燃燒獲得，已成為新復合材料的基礎。NUST MISiS團隊的研究使用純度為99.7％的鋁顆粒。通過氧化，與堿反應，隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒UHPA中雜質，特別是鐵雜質的總濃度降低，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濃度的變化，發(fā)現該方法可以生產出純度為99.99％的UHPA，其初始純度分別為99.70％和99.99％。

NUST MISIS大學研究實驗室的鋁燒工藝（PRNewsfoto/NUST MISiS）

鈦的強度比鋁的強度高約六倍，因此這種先進的方法生產的3D打印鋁復合材料是鈦的強度的三分之一。研究人員詳細介紹了該技術并將結果發(fā)表在科學期刊可持續(xù)材料與技術中。“我們已經開發(fā)出一種技術來加強通過3D打印獲得的鋁基復合材料，我們通過燃燒鋁粉獲得了創(chuàng)新的前體改性劑，”NUST MISIS有色金屬和黃金部門的Alexander Gromov教授解釋道。“燃燒產物：氮化物和氧化鋁，專門用于燒結分支表面，在顆粒之間形成過渡納米層。表面的特殊性質和結構使顆粒牢固地附著在鋁基質上，其結果是獲得雙倍的的強度。“

據研究人員稱，所研究的UHPA生產方法的優(yōu)點是成本低，實用性高。目前，該團隊正在借助新技術測試原型。