Название проекта: Разработка реакционных композитных порошков для трехмерного электроискрового плазменного и селективного лазерного спекания
Целью проекта является разработка совместными усилиями российских (НИТУ «МИСиС») и французских (Университет Бургундии) участников нового класса композитных порошков и исследование возможности применения таких порошков в аддитивных технологиях: трехмерном селективном лазерном спекании и электроискровом плазменном спекании. Отличительной особенностью нового класса порошков является то, что частицы представляют собой композит, состоящий из твердых реагентов, способных вступать в экзотермическую безгазовую реакцию, которая дополнительно повышает температуру частицы на сотни градусов и интенсифицирует процесс аддитивного спекания.
В ходе выполнения 1 этапа проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 12 февраля 2018 г. № 14.578.21.0051 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
- На основе произведенного аналитического обзора литературных источников и проведённых патентных исследований выполнен выбор и обоснование направления исследований в области получения реакционных композитных порошков для трехмерного электроискрового плазменного и селективного лазерного спекания.
- Проведены термодинамические расчеты в системах Ni+Al, Ti+Al и Ni+Ti+Al, которые позволили установить максимальные температуры горения в этих системах. На основе расчетов были выбраны составы для проведения дальнейших экспериментов.
- Для определения оптимального режима получения округлых реакционных композиционных порошков с помощью высокоскоростной видеосъемки российской командой ученых были проведены исследования процессов, проходящих при высокоэнергетической механической обработке (ВЭМО) в планетарной шаровой мельнице (ПШМ).
- Группой учёных из Франции благодаря использованию Суперкомпьютера удалось смоделировать и рассчитать параметры работы ПШМ для одиночного шара и
4-х шаров в барабане. В результате анализа видео, полученного российской группой, а также в результате сравнения этих данных с результатами моделирования процесса ВЭМО, выполненного коллегами из Университета Бургундии, был выбран оптимальный режим обработки в реакционных смесей, который соответствует каскадному режиму перемещения размольных шаров внутри барабана мельнице при К=1.0.
В результате в выбранных системах были получены РКЧ округлой формы, причем было показано, что использование различного диаметра размольных шаров и режимов ВЭМО позволяет получать порошковые смеси различного состава, в которых экзотермическая реакция инициируется при более низких температурах, чем в неактивированных смесях. Исследован размер РКЧ, морфология и состав, а также измерены температуры инициирования экзотермической реакции в них.
Полученные результаты опубликованы в статье: A.A. Nepapushev, D.O. Moskovskikh, V.S. Buinevich, S.G. Vadchenko, A.S. Rogachev. Production of rounded reactive composite Ti/Al powders for selective laser melting by high-energy ball milling. Metallurgical and Materials Transactions B, 50(3),
