Легендарная дамасская сталь напечатана в 3D с переменной температурой слоев

Инженеры из Института Макса Планка (Max-Planck-Institut für Eisenforschung, MPIE) в Дюссельдорфе и Фраунгоферского института лазерных технологий в Аахене объединили древние и современные технологии, разработав способ 3D-печати для дамасской стали.

Если вы хотите, чтобы в глазах любителей средневековых мечей появилось чувство тоски, просто упомяните дамасскую сталь. Первоначально имея в виду вид стали, сделанной из слитков вутцовой стали, которая пришла из Индии более двух тысяч лет назад и была произведена или продана в Дамаске, сейчас она относится к целому классу стали, отмеченному извилистыми, волнистыми, светлыми и темными полосами, похожими на протекающую струю.

Лазер используется для изменения кристаллических свойств напечатанных слоев стали

Так как вутцовая сталь больше не доступна, изготовление настоящей дамасской стали сейчас является потерянным искусством, но не для желания многих ученых и ремесленников, пытающихся воспроизвести существующие образцы в реверс-инженерии. Однако, основная идея, лежащая в основе этого, очень хорошо понятна, и если вы отправитесь на современную ярмарку Ренессанса, то, скорее всего, найдете на стенде фехтовальщика много лезвий удивительно высокого качества для продажи.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Дамасское лезвие из стали изготавливается путем взятия полос из железа и стали, нагревания их до красного цвета и скручивания. Затем кузнец отбивает их, разогревает, поворачивает и переворачивает до тех пор, пока не появится замысловатый, струящийся узор. В результате получается обработанная сталь, свойства которой кузнец может контролировать, контролируя содержание углерода, создавая прочную, гибкую сталь для сердечника меча, а затем сваривая ее с другой сталью, которая была обработана как прочная и твердая и может быть заточена для формирования краев лезвия.

Сегодня дамасская сталь обычно изготавливается с использованием двух различных марок стальных сплавов, но это все равно больше искусство, чем наука. Сейчас исследователи вводят дамасскую сталь в 21 век, используя 3D принтеры и лазеры.

Вместо того, чтобы использовать два разных материала и обрабатывать их для формирования нового сплава, в новой технике используется только один материал - сплавной порошок из железа, никеля и титана. Он укладывается слой за слоем с помощью лазерного плавления и плавления порошка, чтобы сформировать нужную форму. Излишки порошка затем удаляются, чтобы выявить конечный продукт.

Это базовая трёхмерная печать металла, но в чем новая техника отличается, так это в том, что лазер используется для изменения кристаллической структуры металла, чтобы сформировать чередующиеся слои из твёрдой и вязкой стали - своего рода дамасской печатной стали.

"Нам удалось специально модифицировать микроструктуру отдельных слоев при трёхмерной печати таким образом, чтобы конечный компонент обладал желаемыми свойствами - и всё это без последующей термообработки стали", - говорит Филипп Кюрнштайнер, научный сотрудник MPIE, работающий в постдокторантуре. "При определённых условиях образуются небольшие микроструктуры из никеля и титана. Эти так называемые осадки закаляют материал. Под действием механического напряжения они препятствуют движению дислокаций внутри кристаллической решетки, что характерно для пластической деформации".

Как лазер может произвести такое изменение, зависит от времени. По мере добавления каждого слоя металл может охлаждаться до температуры ниже 195 °C. При этом остается мягкий слой. Для достижения твердого слоя сверху добавляется второй слой металла, позволяющий охлаждаться, и лазер переносит это изменение, изменяя структуру и упрочняя ее. В результате получается сталь, представляющая собой сочетание прочности и пластичности. По словам команды, варьируя энергию лазера, скорость печатного процесса и другие факторы, можно с большой точностью контролировать свойства металла.

"Технология открывает новые возможности для точной регулировки локальных микроструктур при производстве добавок даже к сложным заготовкам и делает ненужной последующую обработку", - говорит Кюрнштайнер. "До сих пор было принято использовать обычные сплавы в 3D-печати. Однако многие известные стали не подходят оптимально для аддитивного производства. Наш подход заключается в разработке новых сплавов, которые могут использовать весь потенциал 3D-печати". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet