Một loại vật liệu mới dành cho công nghệ hàng không vũ trụ được phát triển tại Nga
© Sputnik / AI generated
Đăng ký
Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Liên bang Siberia (SFU) đã phát triển một loại vật liệu mới để in 3D các bộ phận nhẹ và có hình dạng phức tạp được sử dụng trong công nghệ hàng không, tên lửa và vũ trụ.
Việc lựa chọn cẩn thận thành phần hóa học đóng vai trò quyết định trong việc chế tạo loại dây dẫn mới để tạo ra các bộ phận vệ tinh và máy bay đáng tin cậy hơn với ít chất thải vật liệu hơn, bộ phận báo chí của Đại học SFU cung cấp thông tin đến Sputnik.
Hợp kim nhôm là vật liệu chủ đạo trong ngành hàng không vũ trụ, được ưa chuộng trong chế tạo máy bay, vệ tinh và các phương tiện bay khác. Để tạo ra các đặc tính đặc biệt, chẳng hạn như tăng khả năng chống ma sát, độ dẻo hoặc khả năng chịu nhiệt, các nguyên tố hợp kim đắt tiền được thêm vào vật liệu, theo các nhà khoa học từ Đại học Liên bang Siberia (SFU). Các chuyên gia nhấn mạnh rằng, điều này có thể làm tăng chi phí sản xuất và giá thành của toàn bộ sản phẩm hợp kim lên gấp mười lần.
“Việc thêm một lượng nhỏ Scandium (Sc) thuộc nhóm nguyên tố đất hiếm vào hợp kim nhôm giúp tăng cường độ bền kéo và cơ tính. Tuy nhiên, chi phí cao của ngay cả một lượng nhỏ chất phụ gia này cũng làm tăng đáng kể giá thành của dây dẫn và các bộ phận được làm từ hợp kim này. Do đó, các chất làm cứng thay thế, chẳng hạn như Cerium (Ce) và Erbium (Er), có thể thay thế Scandium,” – chuyên gia Nikita Stepanenko, một nhà nghiên cứu trẻ tại Phòng thí nghiệm Hóa lý các quy trình và vật liệu luyện kim thuộc Đại học SFU và là một trong những tác giả của nghiên cứu, cho biết.
Nhôm nóng chảy, được gia nhiệt đến nhiệt độ "gia công", với sự bổ sung các kim loại đất hiếm
© Ảnh : SFU/Evgeny Puzin
Các nhà khoa học SFU cùng với các nhà nghiên cứu khác từ Cụm công nghiệp Angara-Yenisei về Chế biến sâu kim loại màu và kim loại hiếm, đã đề xuất các hợp kim nhôm mới được thiết kế để sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp cần thiết cho máy bay. Các chuyên gia SFU nhấn mạnh rằng, các hợp kim mới này với hàm lượng Scandium đắt tiền thấp hơn, được phát triển đặc biệt để in 3D.
"Một hợp kim đã được chứng minh trong sản xuất truyền thống (đúc và rèn) không nhất thiết phù hợp cho chu trình nhiệt đặc trưng trong công nghệ in 3D, tức là cho quá trình nóng chảy, đông đặc và tái gia nhiệt liên tục. Do đó, thành phần hóa học phải được sửa đổi đáng kể, điều này cũng đòi hỏi phải đánh giá hiệu quả chi phí trong sản xuất các bộ phận," - Giáo sư Mikhail Pervukhin tại Khoa Kỹ thuật Điện tại Đại học Liên bang Siberia và là một trong những tác giả của nghiên cứu, giải thích.
Giáo sư Pervukhin nói thêm rằng, chức năng của bất kỳ kim loại đất hiếm nào trong các hợp kim như vậy là làm cho các bộ phận bằng nhôm bền hơn, chịu nhiệt tốt hơn và, trong một số trường hợp, ít bị nứt hơn trong quá trình in 3D. Những đặc tính này có thể được tạo ra cho hợp kim không chỉ bằng Scandium, mà còn bằng Cerium, hoặc bằng cách đưa Erbium (Er), Zirconium (Zr) cùng với Scandium, ông Pervukhin giải thích.
"Nguyên tắc chính của sản xuất bồi đắp là tạo ra vật thể ba chiều bằng cách đắp thêm vật liệu theo từng lớp liên tiếp, tương tự như cách tự nhiên nuôi dưỡng các sinh vật sống bằng cách xếp lớp kim loại chính xác ở những vị trí cần thiết. Do đó, việc sản xuất các bộ phận phức tạp bằng phương pháp in 3D giúp tiết kiệm các vật liệu nhẹ quý giá, tăng tốc độ từ 2 - 4 lần từ giai đoạn mô hình/thử nghiệm đến sản phẩm hoàn thiện và đạt được cấu trúc đồng nhất của các bộ phận nhờ quá trình làm nguội nhanh hơn," – nhà khoa học Stepanenko cho biết.
