Студент НГТУ НЭТИ тестирует метод увеличения твердости титана в два раза

Студент Новосибирского государственного технического университета НЭТИ тестирует метод повышения микротвердости металлов. Суть метода заключается в формировании композитного материала на основе металла за счет армирования с использованием метода лазерного выращивания схожего с печатью на 3D-принтере. Микротвердость армированного титана благодаря такой технологии увеличивается в два раза. 

Методика может использоваться для повышения производительности в машиностроении и авиационно-космической промышленности.

Проект «Лазерное аддитивное выращивание титаноматричных композитных материалов» занял первое место в конкурсе исследовательских работ IX Международной научно-практической конференции «Чаплыгинские чтения». Научный руководитель проекта — Александр Голышев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН. 

Технология, разработанная студентом НГТУ НЭТИ, позволяет заменить традиционный способ создания композитного материала новым — более быстрым и экономичным. Цель метода — создать композитный материал путем прямого лазерного выращивания титаноматричного материала с сохранением массогабаритных размеров, но с увеличением механических свойств, таких как твердость, ударостойкость, подверженность коррозии.

«Одним из методов повышения прочности титановых сплавов является армирование. Для него мы используем метод лазерного наращивания, с помощью которого получается наплавлять материал послойно, – это похоже на печать на 3D-принтере. Для наплавки используются частицы бора: выбор этого материала обусловлен его легкостью и прочностью. В России данный метод является одним из самых эффективных и доступных по цене относительно аналогичных технологий», — прокомментировал Константин Кобылкин, автор проекта, студент 4 курса факультета летательных аппаратов НГТУ НЭТИ.

Для создания композитных материалов используется установка прямого лазерного выращивания, представляющая лазер, закрепленный на механической руке. Лазер образует «ванну» расплава в металле, в которую подается струя порошковой смеси. В ходе перемещения лазерного луча «ванна» затвердевает, образуя наплавление на титаноматричном материале.

По словам студента, данный метод может быть применим к любому металлу, уже проведены эксперименты на титане и нескольких композитных наполнителях.

«Для проверки ударопрочности образцы подвергаются испытаниям: ударник разгоняется до скорости 1200 км/ч и ударяет по образцу. Микротвердость чистого титанового образца без армирования составляет около 300—400 HV по шкале Виккерса. Микротвердость армированных бором образцов по нашему методу достигает примерно 600 HV. Таким образом, твердость армированных образцов в два раза выше, чем у чистого титана», — рассказал об испытаниях Константин.

В настоящее время эксперименты продолжаются в ИТПМ СО РАН, исследователи изучают возможность армирования новых металлов. Руководит исследованиями заведующий лабораторией "Лазерные технологии" ИТПМ СО РАН доктор технических наук Александр Маликов.