Вчені з Аргонської національної лабораторії досліджують сталі, надруковані на 3D-принтері
Сталь, яку виготовляють за допомогою адитивних технологій, поступається сталі, виготовленій у традиційний спосіб. Таких висновків дійшли вчені, провівши ряд досліджень. Зокрема, технології 3D-друку пропонують спосіб більш ефективного виробництва складних деталей з нержавіючої сталі з більшою гнучкістю дизайну. Однак процеси адитивного виробництва можуть залишати дефекти в мікроскопічних структурах сталевих деталей, що впливає на їхні експлуатаційні характеристики.
Дослідження були присвячені сталі 316H, загальноприйнятому типу нержавіючої сталі для конструкційних елементів ядерних реакторів та сплаву 709 (A709), новому сплаву, розробленому для застосування в сучасних реакторах.
Обидва дослідження виявили важливі відмінності між друкованими сталями та їх кованими, або виготовленими традиційним способом аналогами. Вони також показали, як друковані сталі реагують на термічну обробку, яка зазвичай застосовується для кованих матеріалів.
В одному з досліджень вчені зосередилися на 316H, добре відомому конструкційному матеріалі в кованій формі та порівняли мікроструктури кованих і надрукованих зразків 316H, використовуючи можливості Аргонського Центру наноматеріалів. Зразки піддавали термічній обробці, яка називається відпал у розчині. Експерименти показали, що відновлення та рекристалізація гальмувалися нанооксидами, але при цьому, завдяки нанооксидам підвищувалася міцність на розрив.
Дослідники взяли детальні структурні дані, і пов’язали їх з механічними властивостями, включаючи міцність при розтягуванні та опір повзучості. У лабораторії вважають, що, нанооксиди діють як своєрідний бар’єр для руху дислокацій і росту нових зерен, що спричиняє деякі разючі відмінності між реакцією надрукованих і кованих сталей на термічну обробку. До прикладу: надруковані зразки почали рекристалізуватися при температурах, що на кілька сотень градусів вищі за температури їх кованих аналогів.
У Аргонській національній лабораторії зазначають, що результати дослідження будуть використані для розробки спеціальних методів термічної обробки сталей, виготовлених за допомогою адитивних технологій, а також нададуть фундаментальні знання про друковані сталі, які допоможуть скерувати розробку компонентів ядерних реакторів наступного покоління.