NUST MISIS科學家將3D打印鋁復合材料的強度提高了一倍

魔猴君  行業資訊   2458天前

近日，NUST MISIS科學家提出了一種生產超高純度氧化鋁（UHPA）的先進方法，該方法可以使3D打印鋁復合材料的強度翻倍，并將這些產品的特性提升到鈦合金的質量。開發的3D打印改性劑可用于航空航天工業的產品。

3D打印細節原型。圖片來源：Sergey Gnuskov/NUST MISIS

航空航天，船舶和醫療行業正在利用鈦、鋁和鋼進行3D打印以節省時間和成本，鋁質輕（密度2700 kg/m3）且可模塑，彈性模量約為70 MPa。這是金屬適合3D打印的行業主要要求之一，但是單獨的鋁不夠堅固，即使合金硬鋁的拉伸強度也只有500 MPa，其布氏硬度HB只有20 kgf/mm2。

現在所開發的改進版本，基于氮化物和氧化鋁并通過燃燒獲得，已成為新復合材料的基礎。NUST MISiS團隊的研究使用純度為99.7％的鋁顆粒。通過氧化，與堿反應，隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒UHPA中雜質，特別是鐵雜質的總濃度降低，而堿金屬（K，Na，Li）的濃度則增加了。

研究人員研究了后續酸處理和熱處理后雜質濃度的變化，發現該方法可以生產出純度為99.99％的UHPA，其初始純度分別為99.70％和99.99％。

NUST MISIS大學研究實驗室的鋁燒工藝（PRNewsfoto/NUST MISiS）

鈦的強度比鋁的強度高約六倍，因此這種先進的方法生產的3D打印鋁復合材料是鈦的強度的三分之一。研究人員詳細介紹了該技術并將結果發表在科學期刊可持續材料與技術中。“我們已經開發出一種技術來加強通過3D打印獲得的鋁基復合材料，我們通過燃燒鋁粉獲得了創新的前體改性劑，”NUST MISIS有色金屬和黃金部門的Alexander Gromov教授解釋道。“燃燒產物：氮化物和氧化鋁，專門用于燒結分支表面，在顆粒之間形成過渡納米層。表面的特殊性質和結構使顆粒牢固地附著在鋁基質上，其結果是獲得雙倍的的強度。“

據研究人員稱，所研究的UHPA生產方法的優點是成本低，實用性高。目前，該團隊正在借助新技術測試原型。