Ученые придумали, как повысить прочность металла с помощью ультразвука

Качество металлов, изготовленных методом трехмерной печати, можно улучшить благодаря открытию, сделанному австралийскими учеными. Ультразвук меняет микроструктуру этих материалов.

Команда ученых из Мельбурнского королевского технологического университета изучала возможности одного из методов 3D-печати — так называемого «прямого подвода энергии и материала» (Directed energy deposition, DED). Вкратце его суть состоит в том, что лазер плавит металлический порошок на поверхности, слой за слоем.

Ученые напечатали образцы из двух распространенных сплавов: титанового (Ti-6Al-4V), который применяется в авиастроении и производстве биоимплантов, и никелевого (Inconel 625), распространенного в морской и нефтепромышленности.

В обоих случаях металл наносился на волновод-концентратор Sonotrode, инструмент, создающий ультразвуковые колебания. Во время затвердевания металла эти колебания воздействовали на микроскопические кристаллы внутри его гранул и обеспечили более прочную сцепку.

Предел прочности на разрыв и предел текучести повысились на 12% по сравнению с образцами, напечатанными обычным образом.

Кроме того, включая и выключая сонотрод во время процесса печати, можно создавать предметы, в которых соседствуют зоны с различной микроструктурой. Это свойство «функционального градиента» полезно для объектов с низким весом или пониженным содержанием материала.