Более высокую эффективность холодного напыления с добавкой нитрида циркония для создания прочных покрытий деталей в автомобильной и аэрокосмической отрасли и в аддитивном производстве доказали ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ «МИСИС»), 4 марта сообщает пресс-служба вуза.
Детали из алюминиевых сплавов, широко применяемых в автомобилестроении и авиации благодаря их легкости и доступности, в последнее время часто изготавливаются методом 3D-печати. Для этих целей хорошо подходят сплавы на основе алюминия с добавлением кремния и магния, обладающие высокой текучестью, устойчивостью к коррозии и механической стабильностью при повышенных температурах. Научный сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические материалы» НИТУ «МИСИС» к. т. н. Вероника Суворова пояснила: «Несмотря на все достоинства алюминиевого сплава, детали из этого материала имеют сравнительно невысокую твердость и износостойкость. Для улучшения этих характеристик используют различные методы обработки поверхностей, такие как лазерная наплавка, анодирование и термическое напыление. Однако высокотемпературные методы могут привести к изменению химического состава материала, возникновению остаточных напряжений и микротрещин. Более современным способом является холодное напыление, которое позволяет наносить покрытия без нагрева до высоких температур». В порошковые смеси, используемые в технологиях холодного напыления, для повышения качества покрытий добавляют укрепляющие компоненты, в том числе керамические частицы, например, нитрид циркония (ZrN). Важнейшей задачей в этом случае является сокращение потерь частиц в процессе напыления и определение оптимального содержания добавки, обеспечивающего наилучшие характеристики покрытия. Для ее решения ученые НИТУ «МИСИС» получили порошки с композиционными частицами и по результатам испытаний изучили влияние количества и распределения частиц нитрида циркония на структуру, твердость, жесткость и износостойкость композиционных покрытий. Исследования показали, что порошки сплава AlSi10Mg с 10-процентной добавкой ZrN даже ухудшали сцепление слоев и снижали твердость и износостойкость материалов. Но в порошках с 30% нитрида циркония частицы равномерно распределялись внутри матрицы сплава и создавали плотные покрытия, при этом потеря керамических частиц в процессе напыления снизилась с 50% до 2%. «Применение композиционных покрытий с 30% нитрида циркония продемонстрировало наилучший результат. Прочность, твердость, модуль упругости и износостойкость подложки (алюминиевого сплава) значительно увеличились, что особенно перспективно для применения в автомобильной и аэрокосмической промышленностях, где требуются легкие материалы с превосходными механическими характеристиками», — подытожил директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» к. т. н. Дмитрий Московских. Результаты исследования ученые представили в статье «Улучшение свойств поверхности AlSi10Mg, изготовленной методом холодного распыления: Механическое измельчение — это инструмент для получения композитных частиц ZrN/AlSi10Mg» (Improving Surface Properties of AlSi10Mg Fabricated by Cold Spray: Mechanical Milling is a Tool for Fabrication of Composite ZrN/AlSi10Mg Particles), опубликованной в журнале Advanced Engineering Materials (Q1). Полученные в ходе экспериментов данные будут полезны разработчикам гибридных технологий аддитивного производства, в которых применяется 3D-печать и холодное напыление. glavno.smi.today
Свежие комментарии