Сотрудники НИЦ «Курчатовский институт» совершили маленькую революцию в мире металлов: они научились «печатать» на 3D-принтере сверхпрочную нержавеющую сталь, которая не боится ни коррозии, ни экстремальных нагрузок. Речь идет о высокоазотистой стали ВНС78 — материале, который обычно используется в подшипниках авиационных двигателей и в прецизионных приборах. Но если раньше такие детали приходилось долго и сложно вытачивать, теперь их можно создавать с помощью лазера, слой за слоем, почти как слоеный пирог, только несъедобный и очень твердый.
Правда, «испечь» такой «пирог» оказалось не просто. Лазер должен быть настроен с ювелирной точностью: если энергии слишком мало — порошок не сплавится как следует, останутся пустоты и неоднородности. Если слишком много — азот, который и придает стали суперспособность, начнет улетучиваться, как аромат из открытой духовки, а в материале появятся поры и дефекты. Исследователи провели множество экспериментов, чтобы найти то самое «золотое сечение» — оптимальный режим лазерной печати. И нашли! Оказалось, что идеальная плотность энергии лежит в очень узком окне: от 85 до 95 Дж/мм³. Можно сказать, они отыскали рецепт идеального энергетического коктейля для стали.
После печати сталь проходит специальную термическую обработку — ее нежно «закаливают» в камерной печи, чтобы сохранить весь драгоценный азот внутри. И вот результат: полученные образцы не просто не уступают традиционной кованой стали по прочности и твердости, а превосходят ее в несколько раз по износостойкости! Это — как если бы ваши любимые кроссовки вдруг стали самовосстанавливаться после пробежек по асфальту.
Что это значит для промышленности? Во-первых, можно быстро и дешево производить детали сложнейшей формы — например, подшипники с внутренними каналами или уникальные инструменты. Во-вторых, открывается путь к созданию материалов с заданными свойствами в разных зонах одной детали. И все это — без лишних операций, почти без отходов и с фантастической точностью.
Так что, возможно, скоро в небе будут летать самолеты с «напечатанными» узлами, которые прослужат дольше, а стоить будут меньше. И все благодаря тому, что ученые нашли способ уговорить азот не убегать из стали, когда на нее светит мощный лазер. Наука — она иногда похожа на кухню: немного терпения, точные пропорции, и вот у вас уже готов материал будущего. А приятный бонус — никакой ржавчины на века!
Исследование опубликовано в журнале «Труды ВИАМ»
