Меньше затрат. Ученые впервые успешно напечатали на 3D-принтере один из самых твердых материалов в мире

Об этом пишет издание ScienceDaily .

Карбид вольфрама с кобальтом (WC-Co) широко применяется для изготовления режущих инструментов, сверл, деталей для обработки металла и строительного оборудования. Он отличается высокой стойкостью к износу и значительным нагрузкам, однако его производство обходится дорого, поскольку требует большого количества вольфрама и кобальта.

Команда из Университета Хиросимы предложила иной подход. Вместо традиционного прессования и спекания порошков исследователи использовали лазерную 3D-печать с применением предварительно нагретой проволоки. Такой метод позволяет наносить материал только там, где это необходимо, что помогает сократить расход дорогостоящего сырья.

Особенность технологии заключается в том, что материал не расплавляют полностью. Его нагревают лишь настолько, чтобы сформировать необходимый слой. Это позволяет сохранить структуру карбида вольфрама, обеспечивающую его высокую твердость.

Автор исследования Кейта Марумото пояснил, что карбид вольфрама используется для изготовления режущих инструментов, однако из-за высокой стоимости вольфрама и кобальта крайне важно сократить расход материала. По его словам, аддитивное производство позволяет наносить сплав только на необходимые участки.

В ходе испытаний исследователи получили образцы без существенных дефектов, обладающие твердостью более 1400 HV по шкале Виккерса. Это один из самых высоких показателей среди промышленных материалов, хотя он и уступает алмазу и сапфиру.

Поначалу один из вариантов печати приводил к частичному разрушению карбида вольфрама, а другой не обеспечивал требуемой твердости. Проблему удалось решить путем введения промежуточного слоя из никелевого сплава и точного контроля температуры в процессе печати.

Исследователи отмечают, что теперь будут работать над снижением риска появления трещин, повышением долговечности изделий и печатью деталей более сложной формы. Они также полагают, что принцип формирования металлов без полного плавления можно будет применить и к другим материалам.