05:36 2021年06月19日
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國立研究型技術大學MISIS(NUST MISIS)的科學家們改進了鋁3D打印技術,使產品的硬度提高了1.5倍。他們為鋁粉研發出一種納米碳添加劑,它將改善打印的航空復合材料的質量。研究結果發表在Composites Communications期刊上。

目前鋁3D打印的主要應用領域是為航空航天工業打造高科技零件。打印出來的構件即使存在最細微的缺陷,也會對所製造的設備的安全性產生重大影響。據NUST MISIS的科學家們介紹,此類缺陷的主要風險是材料的高孔隙率,其原因之一是原始鋁粉的質量。

為了確保打印產品的微觀結構均勻且致密,NUST MISIS的科學家們建議在鋁粉中添加碳納米纖維。使用這種改性添加劑可以確保材料的低孔隙率,並使其硬度提高1.5倍。

NUST MISIS的教授亞歷山大· 格羅莫夫說 :」 可以通過向主基質中引入其它成分來改變鋁粉的化學組成和相組成,從而改善用於3D打印的粉末的性能。特別是,碳納米纖維具有高導熱性,有助於在產品合成過程中,在選擇性激光熔化階段最小化印刷層之間的溫度梯度。因此,材料微觀結構的不均勻性幾乎可以完全消除。」  
© 照片 : MISIS/Sergey Gnuskov
俄羅斯改進了航空復合材料的3D打印技術

研究團隊開發的納米碳添加劑合成技術包括化學沈積、超聲波處理和紅外線熱處理等方法。

所使用的碳納米纖維是加工油田伴生氣的副產品。在其催化分解過程中,碳以納米纖維的形式積聚在催化劑分散的金屬顆粒上。科學家們還指出,通常伴生氣在油氣田「放空燃燒」,對環境造成危害,因此使用這種新方法具有重要的環保意義。

該項研究是與俄科院西伯利亞分院催化研究所的專家們共同完成的。今後,研究團隊計劃確定新復合粉末選擇性激光熔化的最佳條件,以及開發合成產品的後處理和將其用於工業的技術。

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