Учёные предложили новый способ создания металлических форм для нужд порошковой металлургии — без сварки и дорогостоящей 3D-печати. Разработка открывает новые возможности для производства деталей сложной геометрии. Подход на основе холодного напыления может найти применение в аэрокосмической отрасли, энергетике и машиностроении.

Многие сложные металлические детали получают из порошков. Для этого используют технологию горячего изостатического прессования: порошок помещают в герметичную металлическую оболочку — форму, которую затем сжимают и нагревают под высоким давлением. В результате частицы спекаются, образуя плотный материал.

«Форма — ключевой элемент этого процесса. Она должна быть прочной, герметичной, пластичной при высоких температурах и при этом легко удаляться после обработки. Обычно такие оболочки делают из металлических заготовок, сваривая их между собой. Однако этот способ не подходит для сложных форм. Альтернативой может быть 3D-печать, но она дорогостоящая и ограничена размерами оборудования», — сказал директор Института технологий НИТУ МИСИС Андрей Травянов.

Учёные НИТУ МИСИС и Лионского университета предложили другой подход — использовать холодное напыление. Это технология, при которой металлический порошок с высокой скоростью наносится на поверхность и формирует плотное покрытие. Такой способ позволяет создавать толстые слои металла без значительных внутренних напряжений.

Сначала создаётся модель будущей детали, например, из алюминия. Затем на неё наносят слой стали с помощью холодного напыления. После этого алюминиевую основу удаляют, и остаётся металлическая оболочка нужной формы. Чтобы укрепить временное покрытие, ученые провели термическую обработку. В результате свойства материала значительно улучшились: прочность выросла примерно в 4 раза, а способность к деформации — с 1% до 20%. После исследователи собрали полноценную капсулу, заполнили её порошком никелевого сплава и провели прессование. Оболочка выдержала весь процесс: трещины не образовывались, соединения остались прочными. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Journal of Thermal Spray Technology (Q2). Исследование соответствует стратегической цели Университета МИСИС в рамках программы «Приоритет-2030»: разработка востребованных технологических продуктов мирового уровня.

«Мы продемонстрировали возможность создания оболочек сложной формы без сварки и дорогостоящей печати. В перспективе технология может найти применение не только для порошков, но и в аддитивном производстве. Например, она может использоваться для уплотнения деталей, полученных холодным напылением, что открывает новые возможности для создания прочных металлических изделий сложной формы», — отметил к.т.н. Максим Хомутов, старший научный сотрудник лаборатории гибридных аддитивных технологий НИТУ МИСИС.

Исследование соответствует стратегической цели Университета МИСИС в рамках программы «Приоритет-2030»: разработка востребованных технологических продуктов мирового уровня.