Gli scienziati dei materiali di NUST MISIS hanno presentato una nuova tecnologia per la produzione di compositi a matrice di alluminio da nuove materie prime:promettenti polveri composite per la stampa 3D di luce, custodie resistenti per l'ingegneria aeronautica e automobilistica. Il nuovo metodo aumenta l'uniformità delle proprietà e la durezza dei compositi stampati in 3D ottenuti del 40% rispetto agli analoghi. I risultati sono stati pubblicati nel Giornale di leghe e composti .

I compositi a matrice di alluminio sono un gruppo di materiali avanzati con una serie di vantaggi unici:sono leggeri, avere un'elevata resistenza, basso coefficiente di dilatazione termica ed eccellente resistenza all'usura. Questi materiali possono essere utilizzati nel settore automobilistico, industria aerospaziale e della difesa.

Il materiale ha tali proprietà grazie alla sua composizione chimica e a uno speciale metodo di produzione:la stampa 3D che utilizza la tecnologia di fusione laser selettiva (SLM). Di conseguenza, il composito è costituito da particelle sferiche di alluminio indurite con additivi ceramici o rivestite con uno strato di ossido di alluminio.

L'allumina è uno degli additivi di rinforzo (indurimento) più ottimali per migliorare le proprietà meccaniche dei compositi di alluminio. In particolare, gli autori dello studio hanno dimostrato sperimentalmente un aumento della resistenza del materiale composito stampato dall'ossido di alluminio del 40% rispetto all'alluminio senza additivi. Così, l'allumina fornisce una maggiore resistenza al calore della polvere composita a temperature elevate. Inoltre aumenta la stabilità della composizione in polvere rispetto ai più comuni additivi ceramici, che rende il materiale particolarmente utile per la costruzione di aeromobili.

Gli scienziati di NUST MISIS hanno sviluppato un nuovo metodo di ossidazione idrotermale dell'alluminio per creare una pellicola di ossido di rinforzo (indurimento) di un certo spessore sulla superficie delle particelle di alluminio. In altre parole, sulla superficie di ogni particella sferica di alluminio puro, si forma un "pacchetto", uno strato di ossido di alluminio di un certo spessore. Il composito di alluminio ottenuto nelle sue caratteristiche è adatto per l'uso nella produzione additiva avanzata (tecnologia SLM).

"La tecnologia si basa sul cosiddetto metodo in situ, cioè la creazione di una struttura composita all'interno di ogni particella, " ha detto Aleksandr Gromov, capo del progetto, professore al NUST MISIS. La polvere di alluminio iniziale (con purezza 99,85%) è stata sottoposta a parziale ossidazione idrotermale in autoclave per 30 minuti. Di conseguenza, uno strato di ossido con 10 e 20% di Al ₂ oh ₃ contenuto si è formato sulla superficie delle particelle di polvere di alluminio. Nella fase finale, la polvere è stata riscaldata nelle modalità da 150 a 600 gradi Celsius."

Il principale vantaggio del metodo è l'elevata attività delle particelle di polvere ottenute e l'uniformità delle loro proprietà nell'intera massa, che non può essere ottenuto utilizzando metodi alternativi per la produzione di compositi a matrice di alluminio, in particolare, l'introduzione di riempitivi ceramici nell'alluminio fuso.

Attualmente, il team ha iniziato a testare i compositi ottenuti nelle condizioni della produzione additiva.