Ученые ORNL разработали "Mighty Mo" - молибденовый порошок для 3D-печати

Материал "Mighty Mo" представляет собой смесь порошков молибдена и карбида титана. Как сообщается, после 3D-печати по процессу электроннолучевой плавки, металлический композит позволяет получить плотные детали без трещин, способные выдерживать экстремальные температуры, что открывает перспективы для его использования в аэрокосмической отрасли.

Молибден является тугоплавким металлом и характеризуется высокой температурой плавления (2622 градуса по Цельсию), крайне низким коэффициентом теплового расширения, невысокой теплопроводностью и стойкостью к коррозии, но также известно, что при определенных температурах он демонстрирует низкую прочность.

Кроме того, молибден чрезвычайно чувствителен к присутствию азота и кислорода во время обработки, что может приводить к частичному растрескиванию и охрупчиванию изделий. В ряде исследований, которые уже проводились в этой области, ученые пытались смешивать этот металл с другими материалами, пытаясь улучшить контроль его кристаллизации и размер зерен, но, без существенных результатов.

В ходе исследований команда ORNL обнаружила, что добавление частиц карбида титана и использование электроннолучевой плавки позволяет создавать микроструктуры с новыми уровнями прочности и жесткости.

Для получения нового материала они смешали порошки Mo и TiC в соотношении 60:40 в атмосфере аргона для предотвращения окисления. Полученный композит затем механически обрабатывался в шаровой мельнице в течение восьми часов для получения порошка, пригодного для 3D-печати.

Для печати новым порошком команда ORNL модифицировала 3D-принтер Arcam S12 EBM, оптимизировав его камеру сборки для построения небольших конструкций и улучшив контроль за процессом.

Далее ученые напечатали шесть деталей размером 12 x 13 мм, содержащими слой из "Mighty Mo", заключенный между двумя слоями чистого молибдена. Исследование образцов с помощью электронного микроскопа показало, что ни один из чистых образцов не имел трещин, но на их поверхности были обнаружены некоторые несоответствия, вызванные распространением порошка.

"Наши результаты показали, что производство из механически легированного металломатричного композитного порошка возможно, - заявил Майк Кирка (Mike Kirka) из ORNL. - Структуры, образованные из сплавленных порошков, могут выдерживать высокие температуры, что указывает на то, что молибден и его сплавы могут использоваться в авиакосмической промышленности и для задач преобразования энергии".