Вчені з Китаю та США створили нову сталь для 3D-друку

Дослідники з Китаю та США, використовуючи новітні технології штучного інтелекту, змогли створити інноваційний сплав сталі, призначений для 3D-друку. Цей новий матеріал вирізняється високою міцністю, гнучкістю та стійкістю до корозії, а також його виробництво є дешевшим і швидшим, ніж у випадку з традиційними сталевими сплавами.

Про це повідомляє видання Interesting Engineering, яке висвітлює досягнення у сфері науки та технологій. Науковці з Університету Південного Китаю та Університету Пердью об'єднали свої зусилля, щоб розробити новий сплав, використовуючи алгоритми штучного інтелекту. Вони зіштовхнулися з типовою проблемою металургії: зазвичай, чим міцніша сталь, тим вона крихкіша, а більш гнучка сталь, як правило, є слабшою. Проте новий матеріал вдалося створити, поєднавши обидві ці властивості.

Для досягнення цього вчені «навчили» алгоритм, завантаживши дані про 81 фізичну властивість металів, включаючи такі параметри, як розмір атомів, поведінка електронів та швидкість поширення звуку в матеріалі. На основі цих даних штучний інтелект зміг виявити закономірності і запропонувати оптимальний склад нового сплаву.

До складу нового сплаву увійшли залізо, хром, а також невеликі кількості нікелю, марганцю, міді, кремнію, алюмінію та вуглецю. Всі ці елементи є відносно дешевими та доступними, що робить новий матеріал ще більш привабливим для промисловості. Отриманий сплав було використано для друку деталей за допомогою лазерної технології, при якій металевий порошок плавиться і наноситься шарами.

Після завершення процесу друку деталі потребували близько шести годин обробки. Це значно менше часу, ніж зазвичай потрібно для високоякісної сталі, яка вимагає кількох етапів термообробки, що може тривати днями і потребувати значних ресурсів.

Міцність нового матеріалу забезпечується завдяки наявності наночастинок у його структурі, які стримують поширення тріщин під навантаженням. Крім того, у сплаві є спеціальні зони, які функціонують як амортизатори: вони деформуються і зменшують ризик руйнування під час експлуатації.

Стійкість до корозії нового сплаву досягається завдяки рівномірному розподілу хрому в металі. Частинки міді також сприяють утриманню хрому на місці, що запобігає утворенню слабких ділянок, де може з'явитися іржа.

Під час випробувань нова сталь показала вражаючу міцність, яка склала близько 1730 мегапаскалів, а також здатність розтягуватися на 15,5% перед руйнуванням. Це приблизно на 30% краще, ніж у матеріалів, надрукованих без додаткової обробки.

Дослідники вважають, що новий сплав має великий потенціал у таких сферах, як авіація, енергетика, військова промисловість та важке машинобудування. Зокрема, його можна використовувати для виготовлення легших і міцніших деталей літаків, вітрових турбін і трубопроводів, що може суттєво підвищити ефективність і надійність цих конструкцій.