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 3 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 2014-2020 годы» в период с 01.01.2020 г по 31.10.2020 г выполнены следующие работы и получены следующие результаты:
- Проведено искровое плазменное спекание образцов в системе Cu-SiC. Установлены режимы, позволяющие получить плотные образцы из полученных на втором этапе округлых композиционных порошков.
- На установке SLM 280 HL из тех же округлых порошков в системе Cu-SiC получены треки при различных скоростях сканирования. В результате исследования различных скоростей сканирования были определены оптимальные режимы печати треков из порошков, состоящих из реакционных композиционных частиц Cu-SiC. Установлено, при высокой скорости сканирования (600 мм/c) из-за недостаточной энергии лазера не удается сформировать качественную поверхность в связи с образованием пор внутри трека. Низкая скорость сканирования (200 мм/c) в свою очередь приводит к чрезмерному нагреву порошка, что отражается в его плавлении, приводя к образованию высоких температурных градиентов в печатаемом образце, что может приводить к его последующему отслоению от подложки. Оптимальной скоростью сканирования для данной системы является 400 мм/с, при которой были получены качественные треки без внутренних дефектов и хорошим сцеплением с подложкой.
- Все полученные на этапе образцы были исследованы и охарактеризованы с точки зрения микроструктуры, фазового состава и свойств.
- Проведено обобщение и оценка результатов выполнения проекта, в том числе — оценка результативности исследований и эффективности результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем. Даны рекомендации и предложения по использованию результатов проекта.
Результаты, полученные во время выполнения
Полученные результаты опубликованы в статьях: 1) Bizot, Q., Politano, O., Nepapushev, A.A., Vadchenko, S.G., Rogachev, A.S., Baras, F. Reactivity of the Ti-Al system: Experimental study and molecular dynamics simulations, Journal of Applied Physics, 127 (14), статья № 145304.
2) A. A. Nepapushev, D. O. Moskovskikha, D. Yu. Kovalev, and A. S. Rogachev. Cu-Matrix Composites by Reactive Spark Plasma Sintering of Mechanoactivated Cu—Si—C Powder Mixtures. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2020, Vol. 29, No. 4, pp.
