Вольфрам плавится при температуре 3422 ºС. Данное свойство позволяет его использовать для изготовления сопел космических аппаратов, нагревательных элементов высокотемпературных печей, в термоядерных реакторах. В то же время это очень хрупкий материал и поэтому трудно поддается обработке. Исследователи немецкого Технологического института Карлсруэ (KIT) нашли решение проблемы. Они разработали технологический процесс производства деталей из вольфрама методом электронно- лучевого плавления.
Вольфрам обладает привлекательными для машиностроителей свойствами. Это один из наиболее тугоплавких металлов — температура его плавления близка к 3422 ºС. Однако вольфрам очень хрупкий даже при комнатной температуре. Это приводит к существенному удорожанию его обработки традиционными методами.
Альтернативой технологией производства изделий из вольфрама является 3D-печать, которая позволяет минимизировать финишную обработку.
«В настоящее время мы работаем над аддитивной технологией получения изделий из тугоплавкого металлического порошка вольфрама методом электронно-лучевого плавления (EBM)», — делится своими планами доктор Штеффен Антуш (Steffen Antusch) из Института прикладного материаловедения (IAM-WK) KIT.
Исследовательская группа смогла успешно адаптировать метод электронно- лучевого плавления. Для этого была разработана технология 3D-печати деталей из вольфрама. «Сферы использования изделий из этого металла достаточно разнообразны. Благодаря своим уникальным свойствам он просто незаменим в энергетике, авиации, космонавтике, медицине и не только», — подчеркивает важность разработки Александр Кляйн (Alexander Klein) из IAM-WK.
EBM — это процесс аддитивного производства, в котором электроны, ускоренные в вакууме, избирательно послойно плавят металлический порошок, благодаря чему и создается трехмерная модель.
В качестве источника энергии используется электронный луч. Металлический порошок и несущая пластина предварительно нагреваются перед плавлением. В результате происходит уменьшение внутренних напряжений и деформации. Это позволяет обрабатывать материалы, хрупкие даже при комнатной температуре, но деформируемые при очень высокой.
Метод электронно-лучевого плавления был первоначально разработан для обработки титановых сплавов и материалов, требующих повышенных рабочих температур.
В рамках научной программы Ассоциации Гельмгольца и европейской термоядерной программы EUROfusion IAM-WK исследует материалы и процессы с целью их дальнейшего использования в области термоядерного синтеза, а также в медицинских технологиях.
https://www.kit.edu/kit/pi_2021_031_elektronenstrahlschmelzen-bringt-sprodes-metall-in-form.php
