Uvumbuzi wa unga wa alumina katika vifaa vya uchapishaji vya 3D
Kuingia katika maabara ya Chuo Kikuu cha Northwestern Polytechnical, kituo cha kupoza mwangaPrinta ya 3D Inavuma kidogo, na boriti ya leza inasogea sawasawa kwenye tope la kauri. Saa chache tu baadaye, kiini cha kauri chenye muundo tata kama maze kinaonyeshwa kikamilifu - kitatumika kutengeneza vile vya turbine vya injini za ndege. Profesa Su Haijun, ambaye anasimamia mradi huo, alielekeza kwenye sehemu hiyo maridadi na kusema: "Miaka mitatu iliyopita, hatukuthubutu hata kufikiria kuhusu usahihi kama huo. Uvumbuzi muhimu umefichwa katika unga huu wa alumina usioonekana."
Hapo zamani za kale, kauri za alumina zilikuwa kama "mwanafunzi mwenye matatizo" katika uwanja waUchapishaji wa 3D– nguvu ya juu, upinzani wa halijoto ya juu, insulation nzuri, lakini mara tu ilipochapishwa, ilikuwa na matatizo mengi. Chini ya michakato ya kitamaduni, unga wa alumina una utelezi duni na mara nyingi huzuia kichwa cha kuchapisha; kiwango cha kupungua wakati wa kuchomwa kinaweza kuwa cha juu kama 15%-20%, na sehemu zilizochapishwa kwa juhudi kubwa zitaharibika na kupasuka mara tu zinapochomwa; miundo tata? Ni ya kifahari zaidi. Wahandisi wana wasiwasi: "Kitu hiki ni kama msanii mkaidi, mwenye mawazo pori lakini mikono haitoshi."
1. Fomula ya Kirusi: Kuweka "silaha za kauri" kwenyealuminitumbo
Mabadiliko ya kwanza yalitokana na mapinduzi katika usanifu wa nyenzo. Mnamo 2020, wanasayansi wa nyenzo kutoka Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Sayansi na Teknolojia (NUST MISIS) cha Urusi walitangaza teknolojia inayovuruga. Badala ya kuchanganya tu unga wa oksidi ya alumini, waliweka unga wa alumini safi sana kwenye autoclave na kutumia oksidi ya maji joto ili "kukua" safu ya filamu ya oksidi ya alumini yenye unene unaoweza kudhibitiwa kwa usahihi juu ya uso wa kila chembe ya alumini, kama vile kuweka safu ya kinga ya kiwango cha nano kwenye mpira wa alumini. Unga huu wa "muundo wa ganda la msingi" unaonyesha utendaji wa kushangaza wakati wa uchapishaji wa leza wa 3D (teknolojia ya SLM): ugumu ni 40% juu kuliko ule wa vifaa safi vya alumini, na utulivu wa halijoto ya juu umeboreshwa sana, ukikidhi moja kwa moja mahitaji ya kiwango cha anga.
Profesa Alexander Gromov, kiongozi wa mradi, alitoa mfano dhahiri: "Hapo awali, vifaa vyenye mchanganyiko vilikuwa kama saladi - kila kimoja kilikuwa kinasimamia biashara yake; unga wetu ni kama sandwichi - alumini na alumina huumana safu kwa safu, na hakuna kinachoweza kufanya bila kingine." Kiunganishi hiki kikali huruhusu nyenzo kuonyesha umahiri wake katika sehemu za injini za ndege na fremu za mwili zenye mwanga mwingi, na hata huanza kupinga eneo la aloi za titani.
2. Hekima ya Kichina: uchawi wa kauri za "kuweka"
Sehemu kubwa ya uchapishaji wa kauri ya alumina ni kupungua kwa kasi - fikiria kwamba ulikanda kwa uangalifu umbo la udongo, na likapungua hadi ukubwa wa kiazi mara tu kilipoingia kwenye oveni. Kingeanguka kiasi gani? Mapema mwaka wa 2024, matokeo yaliyochapishwa na timu ya Profesa Su Haijun katika Chuo Kikuu cha Northwestern Polytechnical katika Jarida la Sayansi na Teknolojia ya Vifaa yalisababisha tasnia hii: walipata kiini cha kauri cha alumina kilichopungua karibu sifuri na kiwango cha kupungua cha 0.3% pekee.
Siri ni kuongezaunga wa aluminikwa alumina na kisha kucheza "uchawi wa angahewa" halisi.
Ongeza unga wa alumini: Changanya 15% ya unga laini wa alumini kwenye tope la kauri
Dhibiti angahewa: Tumia ulinzi wa gesi ya argon mwanzoni mwa kuungua ili kuzuia unga wa alumini kutokana na oksidi
Kubadilisha kwa busara: Wakati halijoto inapoongezeka hadi 1400°C, ghafla badilisha angahewa kuwa hewa
Oksidasheni ndani ya eneo: Poda ya alumini huyeyuka mara moja na kuwa matone na oksidi ya alumini, na upanuzi wa ujazo huondoa mkazo
3. Mzunguko wa binder: unga wa alumini hugeuka kuwa "gundi isiyoonekana"
Wakati timu za Urusi na China zinafanya kazi kwa bidii katika urekebishaji wa unga, njia nyingine ya kiufundi imekomaa kimya kimya - kwa kutumia unga wa alumini kama kifaa cha kufunga. Kauri ya kitamaduni ya kauriUchapishaji wa 3DVifungashio zaidi ni resini za kikaboni, ambazo zitaacha mashimo yanapochomwa wakati wa kuondoa mafuta. Hati miliki ya timu ya ndani ya 2023 inachukua mbinu tofauti: kutengeneza unga wa alumini kuwa kifungashio kinachotumia maji47.
Wakati wa uchapishaji, pua hunyunyizia kwa usahihi "gundi" iliyo na unga wa alumini 50-70% kwenye safu ya unga wa alumini oksidi. Linapokuja suala la hatua ya kuondoa mafuta, utupu hutolewa na oksijeni hupitishwa, na unga wa alumini huoksidishwa hadi oksidi ya alumini kwa nyuzi joto 200-800. Sifa ya upanuzi wa ujazo wa zaidi ya 20% huiruhusu kujaza kikamilifu vinyweleo na kupunguza kiwango cha kupungua hadi chini ya 5%. "Ni sawa na kubomoa kiunzi na kujenga ukuta mpya kwa wakati mmoja, kujaza mashimo yako mwenyewe!" mhandisi alielezea hivi.
4. Sanaa ya chembe: ushindi wa unga wa duara
"Muonekano" wa unga wa alumina umekuwa ufunguo wa mafanikio bila kutarajia - mwonekano huu unarejelea umbo la chembe. Utafiti katika jarida la "Open Ceramics" mnamo 2024 ulilinganisha utendaji wa unga wa alumina wa duara na usio wa kawaida katika uchapishaji wa uwekaji mchanganyiko (CF³):
Poda ya mviringo: inapita kama mchanga laini, kiwango cha kujaza kinazidi 60%, na uchapishaji ni laini na hariri
Poda isiyo ya kawaida: imekwama kama sukari kubwa, mnato ni mara 40 zaidi, na pua imeziba ili kutilia shaka uhai
Zaidi ya hayo, msongamano wa sehemu zilizochapishwa na unga wa duara huzidi kwa urahisi 89% baada ya kuungua, na umaliziaji wa uso unakidhi moja kwa moja kiwango. "Nani bado anatumia unga "mbaya" sasa? Unyevu ni ufanisi wa mapigano!" Fundi alitabasamu na kuhitimisha5.
Wakati ujao: Nyota na bahari huishi pamoja na ndogo na nzuri
Mapinduzi ya uchapishaji wa 3D ya unga wa alumina hayajaisha. Sekta ya kijeshi imechukua uongozi katika kutumia viini vya kupunguka karibu na sifuri ili kutengeneza vile vya turbofani; uwanja wa matibabu umechukua dhana ya utangamano wake wa kibiolojia na kuanza kuchapisha vipandikizi vya mifupa vilivyobinafsishwa; tasnia ya vifaa vya elektroniki imelenga substrates za uondoaji joto - baada ya yote, upitishaji joto na upitishaji usio wa umeme wa alumina haviwezi kubadilishwa.