Пешрафти хокаи алюминий дар маводҳои чопи 3D
Ба озмоишгоҳи Донишгоҳи Политехникии Шимолу Ғарбӣ ворид шудан, як дастгоҳи бо нур сахтшавандачопгари 3D каме ғур-ғур мекунад ва нури лазерӣ дар маҳлули сафолӣ дақиқ ҳаракат мекунад. Ҳамагӣ чанд соат пас, як ядрои сафолӣ бо сохтори мураккабе мисли лабиринт пурра муаррифӣ мешавад - он барои рехтани пардаҳои турбинаи муҳаррикҳои ҳавопаймо истифода мешавад. Профессор Су Хайҷун, ки масъули лоиҳа аст, ба ҷузъи нозук ишора карда гуфт: "Се сол пеш, мо ҳатто ҷуръат намекардем, ки дар бораи чунин дақиқӣ фикр кунем. Ин кашфиёт дар ин хокаи ноаёни алюминий пинҳон аст."
Як вақтҳо, сафолҳои алюминий мисли "донишҷӯи мушкилсоз" дар ин соҳа будандЧопи 3D– мустаҳкамии баланд, муқовимат ба ҳарорати баланд, изолятсияи хуб, аммо пас аз чоп, мушкилоти зиёде дошт. Дар равандҳои анъанавӣ, хокаи алюминий моеъи паст дорад ва аксар вақт сари чопро мебандад; суръати коҳиш ҳангоми пухтан метавонад то 15%-20% бошад ва қисмҳое, ки бо саъю кӯшиши зиёд чоп шудаанд, баробари сӯхтан деформатсия ва кафида мешаванд; сохторҳои мураккаб? Ин боз ҳам бештар аз як боҳашамат аст. Муҳандисон нигарон ҳастанд: "Ин чиз мисли як рассоми якрав аст, ки ғояҳои ваҳшӣ дорад, аммо дастҳои кофӣ надорад."
1. Формулаи русӣ: Пӯшонидани "зиреҳи сафолӣ" баалюминийматритса
Нуқтаи гардиш аввал аз инқилоб дар тарроҳии мавод ба вуҷуд омад. Дар соли 2020, олимони маводшиноси Донишгоҳи миллии илм ва технология (NUST MISIS)-и Русия як технологияи тағйирдиҳандаро эълон карданд. Ба ҷои омехта кардани хокаи оксиди алюминий, онҳо хокаи алюминийи тозаи баландро ба автоклав андохтанд ва бо истифода аз оксиди гидротермалӣ як қабати плёнкаи оксиди алюминийро бо ғафсии дақиқ назоратшаванда дар сатҳи ҳар як зарраи алюминий "парвариш" карданд, мисли гузоштани як қабати зиреҳи сатҳи нано дар тӯби алюминий. Ин хокаи "сохтори аслӣ-пӯст" ҳангоми чопи 3D-и лазерӣ (технологияи SLM) самаранокии аҷиберо нишон медиҳад: сахтӣ 40% нисбат ба маводҳои алюминии холис баландтар аст ва устувории ҳарорати баланд ба таври назаррас беҳтар шудааст, ки мустақиман ба талаботи дараҷаи авиатсия ҷавобгӯ аст.
Профессор Александр Громов, роҳбари лоиҳа, як қиёси равшан овард: «Дар гузашта, маводҳои композитӣ мисли салатҳо буданд - ҳар кадоме вазифаи худро иҷро мекард; хокаҳои мо мисли сэндвичҳо ҳастанд - алюминий ва гилхок қабат ба қабат якдигарро мегазанд ва ҳеҷ яке бе дигаре буда наметавонад». Ин пайвастагии қавӣ ба мавод имкон медиҳад, ки қудрати худро дар қисмҳои муҳаррики ҳавопаймо ва чаҳорчӯбаҳои ултрасабуки кузов нишон диҳад ва ҳатто ба қаламрави хӯлаҳои титан дучор мешавад.
2. Хирадмандии чинӣ: ҷодуи сафолҳои "танзим"
Нуқтаи душвортарини чопи сафолии алюминий ин коҳиши сӯзишворӣ аст - тасаввур кунед, ки шумо як фигураи гилиро бодиққат хамир кардед ва он баробари ворид шудан ба танӯр ба андозаи картошка хурд шуд. Он чӣ қадар фурӯ мерафт? Дар аввали соли 2024, натиҷаҳое, ки дастаи профессор Су Хайҷун дар Донишгоҳи политехникии шимолу ғарбӣ дар Journal of Materials Science & Technology нашр кард, саноатро ба ҳайрат овард: онҳо ядрои сафолии алюминийи қариб сифрӣ бо суръати коҳиши танҳо 0,3% ба даст оварданд.
Сирри он аст, ки илова кунедхокаи алюминийба алюминий ва сипас як "ҷодуи атмосфера"-и дақиқро бозӣ кунед.
Хокаи алюминий илова кунед: 15% хокаи алюминийи майдаро ба маҳлули сафолӣ омехта кунед
Атмосфераро назорат кунед: Дар аввали пухтани сӯзишворӣ аз муҳофизати гази аргон истифода баред, то аз оксидшавии хокаи алюминий пешгирӣ кунед
Гузариши интеллектуалӣ: Вақте ки ҳарорат то 1400°C баланд мешавад, ногаҳон атмосфераро ба ҳаво иваз кунед
Оксидшавии дар ҷой: Хокаи алюминий фавран ба қатраҳо табдил ёфта, ба оксиди алюминий оксид мешавад ва васеъшавии ҳаҷм кашишхӯриро ҷуброн мекунад
3. Инқилоби бандкунанда: хокаи алюминий ба «часпаки ноаён» табдил меёбад
Дар ҳоле ки дастаҳои Русия ва Чин дар самти тағйир додани хока сахт кор мекунанд, як роҳи дигари техникӣ суст рушд кардааст - истифодаи хокаи алюминий ҳамчун пайвандкунанда. Сафолии анъанавӣЧопи 3Dмоддаҳои пайвандкунанда асосан қатронҳои органикӣ мебошанд, ки ҳангоми сӯхтан ҳангоми тозакунии равған сӯрохҳо боқӣ мегузоранд. Патенти соли 2023-и як дастаи ватанӣ равиши дигареро истифода мебарад: табдил додани хокаи алюминий ба пайвандкунандаи обӣ47.
Ҳангоми чоп, сопло бо дақиқӣ "ширеш"-ро, ки дорои 50-70% хокаи алюминий аст, ба қабати хокаи оксиди алюминий пошида, онро тоза мекунад. Вақте ки сухан дар бораи марҳилаи тозакунӣ меравад, вакуум кашида мешавад ва оксиген аз он мегузарад ва хокаи алюминий дар ҳарорати 200-800°C ба оксиди алюминий оксид мешавад. Хусусияти васеъшавии ҳаҷми беш аз 20% ба он имкон медиҳад, ки сӯрохиҳоро фаъолона пур кунад ва суръати коҳишро то камтар аз 5% кам кунад. "Ин ба вайрон кардани тахтапушт ва сохтани девори нав дар як вақт, пур кардани сӯрохиҳои худ баробар аст!" як муҳандис онро чунин тавсиф кард.
4. Санъати зарраҳо: пирӯзии хокаи курашакл
«Намуди зоҳирӣ»-и хокаи алюминий ба таври ғайричашмдошт калиди пешрафтҳо гардид - ин намуд ба шакли зарраҳо ишора мекунад. Як таҳқиқоте, ки дар маҷаллаи «Open Ceramics» дар соли 2024 дарҷ шудааст, самаранокии хокаҳои курашакл ва номунтазами алюминийро дар чопи таҳшиншавии гудохташуда (CF³) муқоиса кардааст5:
Хокаи курашакл: мисли реги майда ҷорист, суръати пуркунӣ аз 60% зиёд аст ва чоп ҳамвор ва абрешимӣ аст
Хокаи номунтазам: мисли шакари дағал часпида, часпакӣ 40 маротиба баландтар аст ва сопло барои шубҳа дар бораи ҳаёт баста шудааст
Ҳатто беҳтараш, зичии қисмҳои бо хокаи курашакл чопшуда пас аз пухтан ба осонӣ аз 89% зиёд мешавад ва сатҳи рӯй мустақиман ба стандарт ҷавобгӯ аст. «Кӣ ҳоло ҳам хокаи «зишт»-ро истифода мебарад? Моеъ будан самаранокии ҷангӣ аст!» Як техник табассум кард ва хулоса кард5.
Оянда: Ситораҳо ва баҳрҳо бо хурду зебо ҳамзистӣ доранд
Инқилоби чопи сеандозаи хокаи алюминий ҳанӯз ба охир нарасидааст. Саноати низомӣ дар истифодаи ядроҳои хурдшавии қариб сифр барои истеҳсоли теғҳои турбовентиляторӣ пешсаф аст; соҳаи биотиббӣ ба мутобиқати биологии он таваҷҷӯҳ зоҳир карда, чопи имплантатҳои устухони фармоиширо оғоз кардааст; саноати электроника ба субстратҳои парокандагии гармӣ нигаронида шудааст - дар ниҳоят, гузариши гармӣ ва ғайриэлектрикии алюминий ивазнашавандаанд.