Метод может существенно снизить расход дорогостоящего сырья и затраты на изготовление режущих инструментов, сверл и другого оборудования, сохраняя при этом исключительную прочность материала.
Сверхпрочный сплав на основе карбида вольфрама и кобальта (WC–Co) — один из ключевых материалов современной промышленности. Из него делают концевые фрезы, сверла, резцы, штампы и строительный инструмент: он выдерживает колоссальный износ, давление и многократные удары. Но за эту «неубиваемость» приходится дорого платить: детали из WC–Co трудно формовать, а значительная часть крайне дорогого материала при традиционной обработке уходит в отходы.
Группа специалистов Университета Хиросимы в Японии предложила альтернативный способ изготовления деталей из сверхтвердых сплавов с помощью аддитивного производства — по сути, методом промышленной 3D‑печати. Их цель — снизить расход WC–Co и стоимость деталей, не потеряв при этом в твердости и надежности.
Сейчас цементированные карбиды в основном получают методами порошковой металлургии: тонкие порошки WC и Co прессуют под большим давлением и спекают при высокой температуре. Получаются чрезвычайно прочные изделия, но процесс малоэффективен в отношении расхода материала и не подходит для изготовления деталей определенной формы. Аддитивные технологии работают принципиально иначе: деталь «наращивают» слой за слоем, добавляя материал только там, где он нужен, что особенно важно, когда речь идет о дорогих элементах.
Ученые использовали так называемое лазерное наплавление с подогретой проволокой (hot-wire laser irradiation). Лазерный луч работает вместе с заранее разогретой присадочной проволокой WC–Co: за счет предварительного подогрева проволоки можно быстрее и экономичнее наплавлять металл, уменьшая потребную мощность лазера. При этом авторы сознательно избегали полного расплавления карбида вольфрама: слишком высокие температуры меняют структуру сплава и ухудшают его свойства. В их схемах металл лишь размягчался до состояния, когда возможно формирование и осаждение сплава.
Источник: hi-tech.mail.ru