Университет Шеффилда использует твердые

26 октября 2022 г.

Поделитесь в своей сети:

Исследователи из группы исследований титановых сплавов Шеффилда (STAR), входящей в состав британского университета Шеффилда, в партнерстве с ECKART GmbH, Шлюхтерн, Германия, преобразовали излишки порошков алюминиевых сплавов в результате распыления в листовой материал в два твердотельных этапа для использования в аэрокосмические приложения. Проект объединил технологию спекания в полевых условиях (FAST) с горячей прокаткой для преобразования излишков порошков алюминиевых сплавов в результате распыления в листовой материал в два твердотельных этапа. Эккарт предоставил порошок сплава A20X, используемый исследователями.

Технологии аддитивного производства обычно пропагандируются как позволяющие снизить потери материала по сравнению с традиционной металлургией, но диапазон размеров частиц в распыленном виде часто упускается из виду как проблема. Экономика бизнеса требует, чтобы использовались альтернативные процессы для преобразования этих излишков порошков в полезные продукты, чтобы гарантировать, что рынок AM является экономически эффективным и соответствует целям устойчивого развития. Этот ключевой фактор лег в основу данного исследования.

Технология спекания в полевых условиях может обеспечить альтернативный маршрут обработки в твердом состоянии для объединения этих излишков порошков в заготовки для последующей обработки. Это позволяет производить полезные продукты из этого сырья, а также повышает устойчивость цепочки поставок аддитивного производства.

Этот проект идет еще дальше и объединяет FAST с горячей прокаткой для преобразования излишков порошков алюминиевых сплавов в результате распыления в листовой материал за два твердофазных этапа. FAST может эффективно консолидировать порошок в полностью плотные заготовки, которые затем подвергают горячей прокатке в листы.

Благодаря испытаниям на растяжение результаты этого проекта показали, что свойства, полученные в результате этого процесса, были сопоставимы со свойствами обычного материала, который используется в аэрокосмической промышленности.

Существовавшие ранее исследования, посвященные БЫСТРОМУ использованию металлических порошков, помогли в разработке этого проекта. Сообщается, что это послужило толчком к студенческому проекту последнего года обучения, разработанному доктором Саймоном Грэмом, научным сотрудником MAPP – Future Manufacturing Hub и возглавляемым Алисией Патель, студенткой аэрокосмической инженерии BEng. После завершения этого раннего исследования проект был развит в усилия под руководством доктора Грэма.

В основу исследования также легли работы, проведенные в Шеффилде по переработке титановых порошков, размеры которых превышают размеры, для аддитивного производства методом лазерной плавки порошка (PBF-LB), где методы кроссовера были признаны актуальными. При обзоре существующей литературы можно предположить, что была опубликована только одна статья, посвященная горячекатаному чистому алюминию, произведенному FAST. Ранее опубликованные исследования сплава A20X рассматривали только АМ или литой материал.

Сообщается, что исследование показало, что FAST может быстро консолидировать порошки алюминиевых сплавов, включая A20X, с большим диапазоном размеров частиц, в полностью плотные материалы. Полученный лист A20X FAST диаметром 80 мм также был успешно подвергнут горячей прокатке с первоначальной толщины 15 мм до листа толщиной 2 мм, хотя для предотвращения дефектов кромок внутри листа потребуется некоторая последующая оптимизация.

Некоторые традиционные литые материалы A20X с теми же исходными размерами также подвергались горячей прокатке в тех же условиях. Испытания на растяжение показали, что до и после термообработки материал FAST проявлял свойства, аналогичные литым, и был сопоставим с другими алюминиевыми листами, используемыми в аэрокосмической промышленности.

Эти результаты были представлены доктором Саймоном Грэмом на World PM2022 в программном докладе под названием «Твердотельная обработка избыточных порошков алюминиевых сплавов посредством сочетания технологии полевого спекания и горячей прокатки».

Результаты этого проекта продемонстрировали, что существует жизнеспособный способ переработки излишков порошков сплавов в листовой материал с хорошими механическими свойствами. Хотя долгосрочное положительное воздействие на данном этапе невозможно оценить количественно, экономические последствия очевидны. Эти экономические выгоды связаны с новыми источниками дохода для распылителей, а также с потенциальным снижением затрат на порошки для аддитивного производства.