Укрепление металла посредством окисления – радикальный исследовательский подход с большим потенциалом?

3D-печать металлом используется во многих областях, и возможности расширения ее потенциала постоянно обсуждаются в аэрокосмической, автомобильной и судостроительной отраслях. Крупноформатные детали в настоящее время производятся из металлов с использованием 3D-процессов, а технологии тестируются во все более экстремальных условиях, в том числе в космосе. Несмотря на многочисленные достижения в этой области, инженеры сталкиваются с постоянными проблемами с точки зрения технологий и материалов: пористость, изотропия и коррозия — это лишь некоторые из трудностей, которые необходимо преодолеть, чтобы обеспечить долговечность и эффективность изготавливаемых деталей. Но что, если эти проблемы можно превратить в преимущество? Могут ли предполагаемые недостатки материалов в конце концов оказаться преимуществами?

Это предположение привело профессора Чанхун Кэ к радикальному исследовательскому предположению. Преподаватель кафедры машиностроения Колледжа инженерии и прикладных наук Томаса Дж. Уотсона Бингемтонского университета хочет выяснить, существует ли способ сделать металл прочнее посредством окисления. С помощью нанотрубок, которые он встраивает в металл для аддитивного производства, он хочет выяснить, можно ли использовать раздражающую коррозию и в положительных целях.

Это смелое предположение основано на свойствах нитрида бора, который потенциально можно выгодно использовать в сочетании с металлами. Нитрид бора — это соединение, которое уже используется в косметике, грифелях карандашей и в стоматологии. Профессор Чанхун Кэ считает, что микроскопические структуры из нитрида бора могут укрепить металлы, чтобы они менее сильно реагировали на влажную среду, такую ​​как морская вода, и даже придать им упрочняющие свойства. «Избежать окисления невозможно, поэтому мы пытаемся воспользоваться этим, превратив его в новый, усиливающий механизм, делающий материал прочнее», — сказал Ке.

Чтобы добиться этих самоусиливающихся свойств, он хочет создать в металле намеренно контролируемую пористость, которая облегчает окисление. В этом случае окисление будет преимуществом и не приведет к повреждению. Для этого Ке вставляет в металл нанотрубки. Их толщина составляет всего несколько нанометров, а длина – максимум сто микрометров.

«Мы спроектировали это как сэндвич-конструкцию», — объясняет он далее. «Это похоже на хот-дог: нанотрубки — мясо, а металл — хлеб».

Окисление металлов как способ изменить правила игры?

Цель состоит в том, чтобы выяснить, как окисление изменяет связь между нанотрубкой и металлом и влияет на механизм самоармирования. Сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения позволяет исследовательской группе наблюдать и документировать этот процесс в режиме реального времени. Чтобы выяснить, как происходит передача нагрузки и как окисление влияет на жесткость, прочность и ударную вязкость металла, армированного нанотрубками, команда Ке также проверит диссертацию в более широком масштабе. Компьютерные модели также помогут понять, как происходит самоподкрепление.

За свой радикальный подход Ке получил грант в размере 150 000 долларов от Национального научного фонда. Программа грантов на ранние исследовательские исследования (EAGER) поддерживает непроверенные, но многообещающие исследовательские идеи, которые потенциально могут привести к революционным результатам.

Ке уверен в своем подходе и видит большое потенциальное влияние на сектор материалов и прикладные отрасли: «Мы надеемся, что это предоставит научному сообществу новый взгляд на то, как мы рассматриваем окисление металлов с точки зрения будущего дизайна материалов», — сказал он. . «Это может изменить ландшафт исследований этих металлических материалов, особенно металла, напечатанного на 3D-принтере. У него так много многообещающих применений в различных областях, и он даже может оживить конкурентоспособность производства США». Подробнее о методе исследования можно узнать ЗДЕСЬ .

3d печать и 3d сканирование в Краснодаре по всем вопросам писать сюда- Telegram: https://t.me/fidller

наш магазин https://fidller.com/category/uslugi-3d-pechati-fdm-fff-sla-3d-skanirovanie/

наши работы можно увидеть тут вконтакте: https://vk.com/3d_krd_123

блог в телеграм — https://t.me/+i_ceC6MQZ6Y5MjEy

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

The following two tabs change content below.

Александр

Занимаюсь проектированием/ 3d печатью больше 10 лет. Со-переводчик книги "Доступная 3д печать для науки, образования и устойчивого развития". По всем вопросам писать в телеграм - https://t.me/fidller