Barra

Сайт міста Бровари

Про дамаської сталі давно складаються легенди та їх розбирати ми не будемо. Її характерною рисою є візерунок — видимі неоднорідності на поверхні вироби з цього матеріалу, які отримуються в результаті певного процесу кування. Ковалі навчилися керувати властивостями кінцевого виробу, завдяки комбінуванню сталевих заготовок з різним вмістом вуглецю.

Залізо в основному легко піддається куванню, в той час як вуглецева сталь тверда і пружна. У своїй комбінації залізо та нелегована сталь компенсують недоліки один одного. Візерунок ж, хоч і не є кінцевою метою, але є відмінною особливістю і з’являється саме з неоднорідного розподілу вуглецю.

Надалі цей ефект навчилися посилювати різними методами полірування та травлення поверхні кислотами. Нове дослідження, проведене Філіпом Кюрнштайнером (Philipp Kürnsteiner) з Інституту досліджень заліза Макса Планка, показує, що можна отримати дуже схожий матеріал з поліпшеними властивостями (наприклад з підвищеною корозійною стійкістю, що є основним недоліком дамаської сталі) з допомогою 3D-друку металами. Photo by Frank Vinken.

Зазвичай #3D-друк металами полягає в послідовному лазерному спіканні шарів порошкових матеріалів. В даному випадку фахівці застосували своєрідний спосіб загартування. різко охолоджуючи деякі шари під час друку.

Для експерименту використовувався сплав нікель-титан-залізо, швидке охолодження якого призводить до формування певної кристалічної структури. При подальшій термічній обробці відбувається осадження мікроскопічних нікелево-титанових частинок всередині сталі, що значно підвищує її твердість. Тобто ідея експерименту полягала в тому, щоб використовувати процес пошарової друку для маніпулювання температурою кожного шару, чергуючи більш м’які, більш гнучкі шари з шарами, затверділими в результаті процесу осадження.

У процесі роботи лазер кожні кілька шарів відключався на кілька хвилин, в результаті чого верхній шар, різко охолоджуючись, набував певну кристалічну структуру. В процесі нанесення наступних шарів вся заготівля прогрівалася знову, що дозволяло часткам нікель-титану осідати в тому шарі, який піддавався охолодженню. Перший тестовий зразок повністю підтвердив працездатність такого методу синтезу виробів.

Що ж далі?Kürnsteiner et al. | Nature.Надалі команда буде маніпулювати товщиною шару, потужністю лазера, патернами температури з допомогою установки додаткових джерел нагріву і охолодження, часом охолодження та іншими, щоб розробити технологічний процес для синтезу найбільш якісного матеріалу.

Зараз це дослідження знаходиться на етапі докази концепції, але воно забезпечує потенційну альтернативу дорогому процесу, що є аргументом на користь його продовження і додатковим доказом того, що майбутнє за адитивними технологіями. Підписуйтесь на S&F, щоб першими дізнаватися найцікавіше зі світу науки, техніки та технологій, і діліться посиланням на неї з друзями в соціальних мережах. Ще до мого каналу в Telegram прив’язаний затишний чатик для дискусій на наукові теми.
Бережіть себе і своїх близьких. Спасибі, що читаєте.

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.