Ученые нашли способ 3D-печати одним из самых твердых металлов на Земле

Исследователи из Университета Хиросимы совместно со специалистами Mitsubishi Materials представили новый метод аддитивного производства изделий из цементированного карбида вольфрама с кобальтом (WC-Co). Данный материал, обладающий экстремальной твердостью на уровне выше 1400 HV, традиционно крайне сложен в обработке. Разработанная технология позволяет формировать детали сложной геометрии, значительно снижая расход дорогостоящего сырья по сравнению с классической порошковой металлургией.

Ключевой особенностью предложенного подхода стало использование метода лазерной облучаемой горячей проволоки (hot-wire laser irradiation). В отличие от стандартных методов селективного лазерного плавления, где металл переходит в жидкую фазу, новая технология базируется на размягчении материала без его полного расплавления. Это позволяет избежать термической деградации структуры карбида вольфрама и минимизировать возникновение дефектов при послойном наплавлении.

В ходе экспериментов ученые протестировали две стратегии позиционирования луча относительно подаваемого стержня. Было установлено, что прямое воздействие лазера на верхнюю часть присадочного материала приводит к декомпозиции карбидов. Решением проблемы стало внедрение промежуточного слоя на основе никелевого сплава и прецизионный контроль температурного режима: нагрев поддерживался выше точки плавления кобальта, но ниже температуры активного роста зерен.

По словам Кейты (Keita Marumoto), доцента Высшей школы передовых наук и инженерии Университета Хиросимы, аддитивный метод дает возможность наносить сверхтвердый сплав только на те участки инструмента, где это необходимо, например, на режущие кромки. Полученные образцы продемонстрировали механическую прочность и твердость, идентичные промышленным эталонам, изготовленным методом спекания под высоким давлением. В дальнейшем команда намерена адаптировать технологию для производства серийного металлорежущего инструмента и снизить вероятность появления микротрещин при печати сложных форм.

Источник: ScienceDaily