3D басып чыгаруу материалдарында глинозем порошоктун ачылышы
Түндүк-Батыш Политехникалык университетинин лабораториясына кирип бара жатып, жарык менен дарылоочу3D принтер бир аз ызылдап жатат, ал эми лазер нуру керамикалык шламда так жылып жатат. Бир нече сааттан кийин лабиринт сыяктуу татаал түзүлүштөгү керамикалык өзөк толугу менен көрсөтүлөт – ал учак кыймылдаткычтарынын турбиналык локаларын куюу үчүн колдонулат. Долбоорду жетектеген профессор Су Хайцзюнь назик компонентти көрсөтүп: "Үч жыл мурун биз мындай тактык жөнүндө ойлонууга да батынбадык. Негизги жетишкендик бул көзгө көрүнбөгөн глинозем порошокунда жашырылган" деди.
Бир жолу, глинозем керамика тармагында "көйгөйлүү студент" сыяктуу эле3D басып чыгаруу– жогорку күч, жогорку температурага туруктуулук, жакшы жылуулоо, бирок, ал басылып чыккандан кийин, ал көп көйгөйлөр бар болчу. Салттуу процесстерге ылайык, глинозем порошок начар суюктукка ээ жана көп учурда басып чыгаруу башын бөгөттөйт; агломерациялоодо кичирейүү ылдамдыгы 15%-20% га чейин болушу мүмкүн, ал эми чоң күч менен басылган тетиктер күйгөндөн кийин деформацияланып, жарылып кетет; татаал структуралар? Бул дагы люкс. Инженерлер: "Бул нерсе жапайы идеялары бар, бирок колу жетпей турган өжөр сүрөтчүгө окшош" деп тынчсызданышат.
1. Орусча формула: “керамикалык курал-жарактарды” коюуалюминийматрица
Бурулуш учур биринчи жолу материалдык дизайндагы революциядан келип чыккан. 2020-жылы Орусиянын Улуттук Илим жана Технология Университетинин (NUST MISIS) материал таануучулары кыйратуучу технологияны жарыялашты. Алюминий кычкылынын порошокун жөн эле аралаштыруунун ордуна, алар автоклавка жогорку тазалыктагы алюминий порошогун салып, алюминий шарына нано-деңгээлдеги курал-жарак катмарын койгон сыяктуу, ар бир алюминий бөлүкчөсүнүн бетинде так көзөмөлдөнүүчү калыңдыгы бар алюминий оксиди пленкасынын катмарын "өстүрүү" үчүн гидротермикалык кычкылданууну колдонушкан. Бул "негизги кабык структурасы" порошок лазердик 3D басып чыгаруу (SLM технологиясы) учурунда укмуштуудай аткарууну көрсөтөт: катуулугу таза алюминий материалдарына караганда 40% жогору, ал эми жогорку температуранын туруктуулугу абдан жакшырып, авиациялык деңгээлдеги талаптарга түздөн-түз жооп берет.
Долбоордун жетекчиси, профессор Александр Громов: «Мурда композициялык материалдар салат сыяктуу эле – ар бири өз ишин башкарган, биздин порошоктор бутерброд сыяктуу – алюминий менен глинозем бири-бирин катмар-катмар тиштеп турат, бири-бири жок кыла албайт». Бул күчтүү бириктирүү материалды учак кыймылдаткычынын тетиктеринде жана ультра жеңил кузов алкактарында өзүнүн эрдигин көрсөтүүгө мүмкүндүк берет, ал тургай титан эритмелеринин аймагына каршы чыга баштайт.
2. Кытай даанышмандыгы: керамика “коюу” сыйкыры
Глиноземди керамикалык басып чыгаруунун эң чоң азап чекити агломерациянын кичирейүүсү болуп саналат - сиз чопо фигураны кылдаттык менен жуурудуңуз деп элестетиңиз жана ал мешке киргенде эле картөшкөнүн өлчөмүнө чейин кичирейип кетти. Ал канчага кулайт эле? 2024-жылдын башында Түндүк-Батыш Политехникалык университетинин профессору Су Хайджундун командасы тарабынан Journal of Materials Science & Technology журналында жарыяланган жыйынтыктар өнөр жайды ишке киргизди: алар 0,3% гана жыйрылышы менен дээрлик нөлгө барабар кичирейген глинозем керамикалык өзөгүнө ээ болушту.
сыр кошуу болуп саналаталюминий порошокглинозем үчүн жана андан кийин так "атмосфералык сыйкыр" ойнойт.
Алюминий порошокту кошуу: 15% майда алюминий порошокту керамикалык шламга аралаштырыңыз
Атмосфераны көзөмөлдөө: алюминий порошоктун кычкылданышына жол бербөө үчүн агломерациянын башында аргон газынан коргоону колдонуңуз
Акылдуу которуштуруу: Температура 1400°Cге көтөрүлгөндө күтүлбөгөн жерден атмосфераны абага которуңуз
In-situ кычкылдануу: Алюминий порошок дароо тамчыларга эрип, алюминий кычкылына кычкылданат, ал эми көлөмдүн кеңейиши жыйрылышынын ордун толтурат.
3. Биндердин революциясы: алюминий порошок "көрүнбөгөн клейге" айланат
Орус жана кытай командалары порошок модификациясынын үстүндө катуу иштеп жатканда, дагы бир техникалык жол акырындык менен бышып жетилди - туташуучу катары алюминий порошок колдонуу. Салттуу керамика3D басып чыгаруубириктиргичтер негизинен органикалык чайырлар болуп саналат, алар майсыздандыруу учурунда күйгөндө көңдөйлөрдү калтырат. Ата мекендик топтун 2023-жылдагы патенти башка ыкманы колдонот: алюминий порошокту суу негизиндеги бириктиргичке47 жасоо.
Басып чыгаруу учурунда сопло алюминий кычкылынын порошок катмарына 50-70% алюминий порошок камтыган “клейди” так чачат. Майсыздандыруу стадиясына келгенде, вакуум тартылып, кычкылтек өтүп, алюминий порошок 200-800°Сде алюминий оксидине чейин кычкылданат. 20% дан ашык көлөмдүн кеңейүү мүнөзү ага тешикчелерди жигердүү толтурууга жана кичирейүү ылдамдыгын 5% га чейин төмөндөтүүгө мүмкүндүк берет. "Бул бир эле учурда скелеттерди демонтаждоо жана жаңы дубал куруу, өз тешиктериңди толтуруу менен барабар!" бир инженер муну ушундайча сүрөттөгөн.
4. Бөлүкчөлөр искусствосу: тоголок порошоктун жеңиши
Глиноземдин порошокунун "көрүнүшү" күтүлбөгөн жерден ачылыштардын ачкычы болуп калды - бул көрүнүш бөлүкчөлөрдүн формасына тиешелүү. 2024-жылы "Open Ceramics" журналында жүргүзүлгөн изилдөөдө сфералык жана туура эмес глинозем порошоктарынын эриген чөкмө (CF³) басып чыгаруудагы көрсөткүчтөрү салыштырылган5:
Тоголок порошок: майда кум сыяктуу агып, толтуруу ылдамдыгы 60% дан ашат жана басып чыгаруу жылмакай жана жибектей
Туруктуу эмес порошок: орой кант сыяктуу жабышып, илешкектүүлүгү 40 эсе жогору, ал эми насадка жашоого шектенүү үчүн жабылган.
Андан да жакшысы, сфералык порошок менен басылган бөлүктөрдүн тыгыздыгы агломерациядан кийин 89% дан ашат, ал эми бети түз эле стандартка жооп берет. "Азыр "жаман" порошокту ким колдонот? Суюктук - бул күрөштүн натыйжалуулугу!" Техник жылмайып, жыйынтыктады5.
Келечек: Жылдыздар жана деңиздер кичинекей жана кооз менен бирге жашайт
Глиноземдин порошокунун 3D басып чыгаруу революциясы бүтө элек. Аскердик өнөр жай турбо желдеткичтерди өндүрүү үчүн нөлгө жакын кичирейтүү өзөктөрүн колдонууда алдыңкы орунга чыкты; биомедициналык тармак өзүнүн био шайкештигин жактырды жана ылайыкташтырылган сөөк импланттарын басып чыгара баштады; электроника өнөр жайы жылуулук таркатуучу субстраттарды максаттуу - кийин, глиноземдин жылуулук өткөрүмдүүлүк жана электрдик эмес өткөргүчтүгү алмаштырылгыс.