Учёные нашли способ 3D-печати одного из самых твёрдых металлов на Земле

Новый метод 3D-печати с использованием лазерного нагрева проволоки позволяет создавать инструменты из сверхтвёрдого карбида вольфрама с минимальными дефектами и отходами дорогостоящего сырья.

Карбид вольфрама-кобальт (WC-Co) ценится за экстремальную твёрдость, но именно это свойство делает его сложным в обработке. Традиционные методы порошковой металлургии требуют больших объёмов дорогих материалов и имеют невысокий выход годной продукции.

Исследователи из Университета Хиросимы и компании Mitsubishi Materials Hardmetal предложили альтернативу — аддитивное производство (3D-печать) с использованием лазерного облучения нагретой проволоки. В этом процессе материалы размягчаются, а не полностью расплавляются, что позволяет формировать деталь только там, где это необходимо.

Карбиды вольфрама изготавливаются из очень дорогого сырья, такого как вольфрам и кобальт, поэтому сокращение расхода материала крайне желательно. Используя аддитивное производство, можно наносить материал только в нужных местах, тем самым снижая его потребление, — пояснил ведущий автор исследования, доцент Университета Хиросимы Кейта Марумото.

Эксперименты показали, что таким способом можно получать материал с твёрдостью выше 1400 HV, что соответствует промышленным стандартам и близко к сверхтвёрдым материалам вроде сапфира и алмаза. Ключевым достижением стало создание беспористой структуры.

Для устранения дефектов и сохранения твёрдости учёные использовали промежуточный слой на основе никелевого сплава и тщательно контролировали температурные условия.

В будущем работа будет сосредоточена на уменьшении трещинообразования и печати более сложных форм. По словам Марумото, этот подход можно применять не только к карбидам вольфрама, но и к другим материалам.

Исследование опубликовано в журнале International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.