Исследовательская группа из «Сколтеха» и других российских и индийских научных организаций адаптировали технологию 3D-печати для изготовления деталей из алюминиевой бронзы. Этот материал перспективен для применения в компонентах, работающих в условиях интенсивного теплового воздействия, таких как теплообменники и корпуса силовой электроники. Об этом рассказали в пресс-службе «Сколтеха».

Сгенерировано нейросетью Grok

Алюминиевая бронза обладает высокой теплопроводностью и технологичностью в аддитивном производстве, но её печать осложняется высокой отражательной способностью и быстрым отводом тепла. В результате образуются дефекты — поры несплавления и пористость типа замочной скважины.

Исследователи варьировали плотность энергии, изменяя мощность лазера и скорость сканирования. Было установлено, что при низкой плотности энергии преобладают поры несплавления, а при высокой — поры типа замочной скважины. Общий уровень пористости составил около 5% во всех режимах.

Несмотря на наличие остаточной пористости, образцы продемонстрировали механические характеристики, превышающие показатели литой алюминиевой бронзы. Предел прочности составил до 748 МПа, а относительное удлинение — до 16,2%.

Особое внимание учёные уделили изменению фазового состава. В процессе сверхбыстрой кристаллизации были обнаружены фазы, нетипичные для равновесной структуры алюминиевой бронзы. Увеличение плотности энергии приводит к уменьшению фазы, вносящей основной вклад в твёрдость и прочность материала, но негативно влияющей на электро- и теплопроводность.

Измерения теплопроводности показали, что теплопроводность образцов, полученных с высокой плотностью энергии, достигает 47 Вт/(м·К) при комнатной температуре, что близко к значениям для литого материала, но при значительно более высокой прочности. Это открывает возможность производства сложных по форме компонентов с помощью селективного лазерного плавления, которые по прочности и теплопроводности не уступают традиционным литым аналогам, а по ряду характеристик превосходят их.

В работе была установлена прямая корреляция между плотностью дислокаций, теплопроводностью и электропроводностью, что позволяет прогнозировать свойства материала на этапе подбора параметров печати.