Команда специалистов из Института физики прочности и материаловедения СО РАН и Томского государственного университета и Томского политехнического университета разработали инновационный подход к изучению прочности и пластичности современных алюминиевых сплавов, созданных с помощью 3D-печати. В фокусе исследования — эвтектический сплав AlSi12, изготовленный методом электронно-лучевого аддитивного производства, который активно применяется в аэрокосмической и автомобильной отраслях благодаря своей легкости и прочности.
С помощью многоуровневого компьютерного моделирования и серии экспериментов исследователи смогли «заглянуть» внутрь материала и определить механические свойства его отдельных компонентов — алюминиевых дендритов и эвтектического каркаса, — которые невозможно изучить стандартными методами. Это позволило не только предсказать, как материал будет вести себя под нагрузкой, но и определить, где именно начнётся разрушение.
Оказалось, что трещины в первую очередь образуются в более хрупком эвтектическом каркасе, в то время как алюминиевые дендриты остаются неповреждёнными значительно дольше. Также выяснилось, что остаточные напряжения, возникающие в процессе печати, почти не влияют на прочность материала при больших деформациях, что упрощает прогнозирование его поведения в реальных условиях.
Это исследование открывает новые возможности для проектирования материалов с заданными свойствами и повышения надёжности деталей, напечатанных на 3D-принтере, что особенно важно для критических применений в технике и промышленности. Работа поддержана грантом Российского научного фонда и продолжает серию передовых исследований в области физической мезомеханики.
Исследование опубликовано в журнале «Физическая мезомеханика».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
