Российские материаловеды напечатали магнитные объекты из немагнитных порошков

Российские
материаловеды впервые напечатали градиентные мягкомагнитные образцы на 3D-принтере.
Ученые смешали парамагнитные порошки в процессе печати, что позволило
получить материал с ферримагнитными свойствами. Результаты исследования опубликованы
в журнале Journal of Materials Processing Technology.

Аддитивные технологии,
которые также называют 3D-печатью, позволяют создавать детали сложной геометрии,
которые невозможно изготовить с помощью стандартных технологий, таких как
литье, прокатка или штамповка. Одной из новейших технологий печати металлических изделий является Laser-aided Direct Metal
Tooling (DMT) —лазерный луч высокой мощности формирует на поверхности металла зону расплава, куда дозировано подается металлический порошок. Он полностью расплавляется лазерным лучом и быстро отвердевает в этой зоне. Так слой за слоем создается деталь. В этой технологии используется направленная энергия и осаждение материала происходит в конкретной точке. Поэтому на поверхности не образуются остатки материала, в отличие от селективного лазерного спекания или сплавления.

Ранее ученые из
разных стран уже печатали магнитные материалы, прибегая к различным аддитивным технологиям. Но для печати использовались изначально ферромагнитные порошки, что
накладывало свои ограничения на производство. Например, применение таких порошков в
технологии прямого подвода энергии и материала может привести к засорению
системы подачи порошка на 3D-принтере из-за намагничивания металлических деталей.
А технология лазерной сварки в порошковом слое требует размагничивания
строительной подложки и металлических деталей внутри камеры принтера, чтобы
избежать неравномерного наложения порошка.

(a) Схема печати градиентного материала. (b) Элементное картирование по площади в разных частях образца при использовании энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS).

Станислав Евлашин
(Stanislav Evlashin) вместе с коллегами из Сколтеха, Белгородского университета, Курчатовского института и Санкт-Петербургского морского технического университета предложил метод производства деталей
с магнитными свойствами без использования ферромагнитных порошков. В своем эксперименте, ученые использовали технологию DMT, а в качестве
компонентов они взяли парамагнитные порошки алюминиевой бронзы (медь, алюминий
и железо) и аустенитной нержавеющей стали (железо, хром, никель и другие). В отсутствии
сильного магнитного поля такие порошки не притягиваются к магниту. 

Постепенно наслаивая один порошок на другой,
материаловеды получили мягкомагнитный материал, который сам
по себе не является постоянным магнитном, но притягивается к твердым
ферромагнитным металлам. Мягкий ферромагнитный эффект сильнее всего наблюдается
в середине изделия, где алюминиевая бронза и нержавеющая сталь смешиваются
в соотношении 50 на 50. По мнению авторов, такие материалы найдут широкое применение в
машиностроении, электронике и радиотехнике.

Возникновение
у полученного изделия ферромагнитных свойств ученые подтвердили при помощи
фазового анализа. Исходные материалы имели гранецентрированную кубическую
кристаллическую структуру, соединив их, получился новый материал с
объемно-центрированной кубической решеткой. Новая структура позволила материалу
обладать магнитной восприимчивостью.

Недавно мы писали о том, что на 3D-принтере
напечатали биоразлагаемый суперконденсатор, который состоит из целлюлозы и
материалов на основе углерода. Он может питать электронные часы в течение
двадцати минут, а после использования разлагается в почве за два месяца.

Алиса Родина

Источник: nplus1.ru

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Опубликовано: 03.11.2021 в 22:47

Автор:

Категории: Наука и технологии

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии