Вчені з Університету Хіросіми вперше успішно надрукували на 3D-принтері карбід вольфраму з кобальтом — один із найтвердіших промислових матеріалів. Про це повідомляє видання ScienceDaily.
Карбід вольфраму з кобальтом (WC-Co) широко застосовують для виготовлення ріжучих інструментів, свердел та деталей для обробки металу. Матеріал відомий своєю високою стійкістю до зношування і великих навантажень, проте виробництво карбіду вольфраму є дорогим через значну потребу у вольфрамі та кобальті.
Команда дослідників запропонувала альтернативний метод — лазерний 3D-друк із попередньо нагрітим дротом замість традиційного пресування і спікання порошків. Цей спосіб дозволяє наносити матеріал лише на необхідні ділянки, що значно скорочує використання дорогої сировини.
Особливість технології полягає в тому, що матеріал не розплавляють повністю, а лише нагрівають до температури, достатньої для формування шару. Це допомагає зберегти структуру карбіду вольфраму, яка відповідає за його високу твердість.
Автор дослідження Кейта Марумото пояснив: "Карбід вольфраму використовують для ріжучих інструментів, але через високу вартість вольфраму й кобальту дуже важливо скоротити витрати матеріалу. Адитивне виробництво дозволяє наносити сплав тільки на необхідні ділянки".
Під час випробувань отримані зразки не мали суттєвих дефектів і демонстрували твердість понад 1400 HV за шкалою Віккерса — один із найвищих показників серед промислових матеріалів, хоча він поступається алмазу та сапфіру.
Спочатку один із варіантів друку призводив до часткового руйнування карбіду, а інший не забезпечував потрібної твердості. Проблему вирішили, додавши проміжний шар із нікелевого сплаву та точно контролюючи температуру під час друку.
Дослідники планують працювати над зменшенням ризику появи тріщин, підвищенням довговічності виробів і друком деталей складнішої форми. Вони також вважають, що принцип формування металів без повного плавлення можна буде застосувати й до інших матеріалів.