Неупорядоченная атомная структура аморфных металлов позволяет создавать более качественные детали на 3D-принтере

Два тяжеловеса немецкой промышленности объединились, чтобы помочь обеспечить успех нового материала для 3D-печати. Heraeus AMLOY Technologies GmbH и подразделение аддитивного производства TRUMPF Group работают над оптимизацией процесса печати деталей из сплавов Heraeus на основе циркония на 3D-принтерах TRUMPF TruPrint.

Материалы Heraeus, AMLOY-ZR1 и AMLOY-ZR2, относятся к категории аморфных сплавов, также известных как аморфные металлы или металлические стекла.

Аморфные сплавы образуются в результате шокового замораживания металлического расплава, объясняет компания Heraeus. Из-за переохлаждения атомы застывают в неупорядоченном аморфном состоянии и не имеют возможности сформировать кристаллическую решетку.

Дефекты в решетчатой структуре обычных металлов влияют на их механические и электромагнитные свойства, вызывая коррозию, хрупкость или растрескивание. Аморфные металлы не имеют таких дефектов.

Ключевой механической характеристикой аморфных сплавов является их изотропность, то есть компоненты, изготовленные из них, проявляют одинаковые механические свойства во всех направлениях. Изотропность упрощает проектирование и спецификации продукции и облегчает создание крупных компонентов и сложных геометрических форм.

Еще одной отличительной особенностью аморфных сплавов является то, что они обладают свойствами материала, которые обычно исключают друг друга - в частности, высокой твердостью и прочностью наряду с упругостью. Твердость AMLOY-Zr02 составляет 540 HV (твердость по Виккерсу), что более чем в два раза превышает твердость нержавеющей стали 316L, а твердость Zr01 составляет 480 HV. Изделия из этих материалов обладают высокой устойчивостью к царапинам.

Это привлекло шведскую компанию по производству часов Oskar Pascal, которая выпустила первый в мире корпус часов из AMLOY-Zr01.

"Если на корпусе ваших часов появляются царапины, это не круто", - отметил эксперт по материалам компании TRUMPF Кристиан Шауэр.

Аморфные сплавы также обеспечивают предел текучести свыше 1 300 МПа, что более чем в три раза выше, чем у 316L. Высокая прочность облегчает производство более мелких, тонких и легких деталей в таких отраслях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность.

Кроме того, аморфные сплавы имеют значения модуля упругости меньше, чем у 316L (87 ГПа для AMLOY-Zr01 и 89 ГПа для AMLOY-Zr02). Их упругое удлинение почти на 2% выгоднее при производстве датчиков, гибких соединений и имплантатов. Последнее - лишь одно из многих возможных медицинских применений биосовместимых материалов.

Другие полезные свойства аморфных сплавов включают хорошую пластичность, которая позволяет использовать их для тонкой штамповки или вытягивать в проволоку без разрыва, и коррозионную стойкость, которая продлевает срок службы изделий.

Недавно AMLOY-Zr01 был выбран для 3D-печати корпуса новых наушников IE 600 от Sennheiser. Высокая твердость материала обеспечивает хорошую устойчивость к царапинам, отметил Шауэр. Кроме того, его низкая теплопроводность является преимуществом, особенно в холодную погоду.

"Если бы наушники были сделаны из алюминия (который обладает очень высокой теплопроводностью), а температура окружающей вас среды была бы -10 градусов, то и материал наушников охладился бы до -10 градусов", - сказал Шауэр. "Поэтому я не думаю, что вы могли бы носить их в ушах".

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Возможности 3D принтеров: 2-ух этажный дом, миллиметровая статуя Давида и веганский стейк»‎ и «‎Уникальный материал для 3D-печати на основе пыльцы».

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!