|
Создали нержавеющую сверхпрочную сталь
|
|
|
|
3D-печать металла обладает рядом очевидных преимуществ. Конструкции, построенные с использованием этих методов, могут быть очень сложными, что позволяет сократить потери материалов и значительно сократить сроки изготовления. Но многие металлы, используемые сегодня для этих целей, не разрабатывались в качестве материалов для 3D-печати — по крайней мере, поначалу.
|
|
|
|
Согласно 3Dprint.com, многие из современных аддитивных металлических материалов изначально разрабатывались для ковки или литья, а затем были использованы для 3D-печати. Но, как и в случае с любым другим оборудованием, предназначенным для каких-либо других целей, это может привести к проблемам с прочностью, дефектам или другой неэффективности, особенно во время процессов нагрева и охлаждения, необходимых для лазерных принтеров с порошковым напылением (LPBF).
|
|
|
|
Теперь исследователи, участвующие в новом международном исследовании, создали модель “интерпретируемого машинного обучения”, которая может анализировать 81 фундаментальную физико—химическую характеристику элементов — вплоть до их атомных радиусов и поведения электронов - для разработки сверхпрочного сплава, устойчивого к коррозии, пригодного для 3D-печати. Алгоритм также учитывал, как материал будет реагировать на сам процесс 3D-печати, а это означает, что материал, который он помог создать, был разработан специально для этого применения. Результаты исследования были опубликованы в Международном журнале экстремального производства.
|
|
|
|
|
|
|
“Эта стратегия значительно ускорила процесс разработки и позволила внедрить недорогостоящую стратегию быстрого технологического процесса для аддитивного производства UHSDS [сверхвысокопрочных и пластичных сталей] с исключительной коррозионной стойкостью, тем самым преодолев критические ограничения, присущие современным сталям, получаемым с использованием аддитивных технологий”, - пишут авторы.
|
|
|
|
Количество металла, получаемого с помощью этого алгоритма, довольно велико (Fe-15Cr-3,2Ni-0,8Mn-0,6Cu-0,56Si-0,4Al-0,16C), но результаты сразу же оказались многообещающими. Согласно модели искусственного интеллекта, материал должен выдерживать примерно 1713 мегапаскалей (Мпа) и растягиваться более чем на 15 процентов перед разрушением. Когда исследователи протестировали этот новый сплав с помощью принтеров LPBF, они обнаружили, что эти прогнозы полностью соответствуют физическим экспериментам.
|
|
|
|
Согласно пресс-релизу, такие характеристики обеспечивают примерно 30-процентное повышение прочности (по сравнению с исходным состоянием металла для печати) и удвоение его пластичности. Они обнаружили, что короткая, шестичасовая термообработка металла привела к образованию наноразмерных частиц меди и никель-алюминия, которые эффективно препятствовали распространению структурных дефектов. Кроме того, тот факт, что этот материал также устойчив к коррозии, означает, что он имеет гораздо более широкий потенциал для применения — особенно в аэрокосмической и морской отраслях, где материалы часто непосредственно взаимодействуют с влагой. Согласно результатам исследования, этот новый сплав разлагается всего на 0,105 миллиметра в год, что лучше, чем у некоторых ведущих коммерческих нержавеющих сталей.
|
|
|
|
Авторы утверждают, что стратегия проектирования с использованием физико-химических характеристик и машинного обучения (PF-ML) является экономически эффективным способом продвижения аддитивного производства металлов, хотя для каждого нового класса материалов потребуется переоснащение функций. Но это может стать прорывом, который необходим отрасли для создания прочных, устойчивых к коррозии металлов с той скоростью и гибкостью, которые в первую очередь прославили 3D-принтеры.
|
|
|
|
Источник
|
