© РИА Новости / Сергей Пятаков
Ученые НИТУ МИСИС и АО «НИИЭФА» разработали метод создания биметаллического материала с применением гибридного аддитивного производства. Композиты из вольфрама и меди с улучшенными свойствами используются для компонентов, обращенных к плазме (КОП), в установках термоядерного синтеза. Исследования показали, что теплофизические и механические характеристики композита из вольфрама и меди не уступают аналогичным, изготовленным традиционными методами, но гибридные аддитивные технологии позволяют добиться более эффективного теплоотвода и повышения термоциклического ресурса благодаря предложенному дизайну композита.
Университет МИСИС – лидер материаловедения России, входит в топ-100 лучших вузов мира по специальности «Materials Science» рейтинга QS. Ученые разрабатывают решения, применяемые в разных отраслях промышленности, среди которых наука. еКоллектив ученых под руководством PhD Станислава Чернышихина создал новый композиционный материал для термоядерных реакторов. , — Ректор Университета МИСИС Алевтина Черникова поведала.
Вольфрам популярен для компонентов, работающих с плазмой, благодаря высокой температуре плавления, большой энергии распыления и низкой удерживающей способности изотопов водорода. Его сложно обрабатывать механически из-за твердости и хрупкости. Изделия из вольфрама обычно производят порошковой металлургией, но классические методы не подходят для сложных конструкций. Традиционный дизайн КП – это простая многослойная конструкция. Альтернативой – аддитивное производство, позволяющее послойно синтезировать изделие, в том числе пористые структуры. Свойства таких изделий можно настроить, меняя геометрию конструкции.
Научные исследования и создание новейших техник производства деталей из вольфрама ведут к… юТехнология селективного лазерного плавления (СЛП) обладает высокой практической значимостью. Это один из наиболее популярных методов аддитивного производства металлических изделий благодаря возможности синтеза деталей сложной формы с высоким разрешением. Производство изделий из вольфрама СЛП – сложная задача из-за высокой температуры плавления, образования дефектов несплавления, микротрещин и перегрева различных узлов установок. Заведующий лаборатории Университета МИСИС, доктор наук Станислав Чернышихин высказал такое мнение. .
В НИТУ МИСИС выяснили условия лазерного синтеза вольфрама, что позволило получить образцы с плотностью 96,7%. Для создания биметаллического материала сначала изготовили скелетные структуры гироида вольфрама в форме изогнутой сетки или волны. Потом меддь инфильтрировали в матрицу металла при температурах до 1350°C с одновременным наблюдением процесса. Изучение смачивания и кинетики пропитки вольфрамовых матриц помогло установить оптимальные условия инфильтрации.
Испытания показали, что композит более пластичен по сравнению с чистым вольфрамом: до 35% деформации он выдерживал без разрушения. Ученые университета совместно с АО «НИИЭФА» измерили температуропроводность в диапазоне от стандартных температур до 800°С. Установлено, что при уменьшении размера элементарной ячейки структуры понижается температуропроводность, но повышаются прочностные характеристики.
В перспективе нам предстоит начать изготовление моделей КОП и проводить их тестирование под воздействием высоких температур. , Показатели, близкие к рабочим параметрам в реакторах с термоядерной энергией. , — добавил Станислав Чернышихин.
Научный журнал представил полные данные. Международный журнал жаропрочных металлов и твердых материалов (Q1).
Пресс-служба НИТУ МИСИС предоставила информацию.
Источник фото: ria.ru