Дослідники з Університету Південного Китаю та Університету Пердью використали штучний інтелект для створення нового виду сталі, який підходить для 3D-друку. Матеріал поєднує високу міцність, гнучкість і стійкість до корозії — властивості, які зазвичай складно досягти одночасно.
Зазвичай у металургії існує компроміс: чим міцніша сталь, тим вона більш крихка. Якщо ж підвищити гнучкість, знижується міцність. Новий сплав вирішує цю проблему — він одночасно витримує навантаження і не ламається під деформацією.
Щоб знайти таку комбінацію, команда використала ШІ-модель, яку навчали на 81 фізичній властивості металів: розмір атомів, поведінка електронів, швидкість поширення звуку в матеріалі та інші параметри. На основі цих даних система визначила оптимальний склад сплаву.
Новий матеріал складається з заліза, хрому та невеликих домішок інших металів: нікелю, марганцю, міді, кремнію, алюмінію та вуглецю. Усі компоненти доступні та відносно недорогі, що спрощує масштабування виробництва.
Для створення деталей дослідники використали технологію лазерного 3D-друку LDED: металевий порошок плавиться лазером і наноситься шарами. Після друку матеріал потребує близько шести годин обробки — значно менше, ніж традиційні високопродуктивні сталі, які обробляють кілька днів.
Структура сплаву містить наночастинки, які стримують поширення тріщин під навантаженням. Також у матеріалі є зони, які деформуються під тиском і знижують ризик руйнування.
Окремо дослідники звернули увагу на корозійну стійкість. У новому сплаві хром рівномірно розподілений, а частинки міді допомагають утримувати його у структурі. Це знижує ризик утворення іржі та наближає властивості матеріалу до нержавіючої сталі.
Під час тестів сталь показала міцність близько 1730 МПа та здатність розтягуватися на 15,5% перед руйнуванням. Це приблизно на 30% більше порівняно зі станом після друку без додаткової обробки.
Матеріал можуть використовувати в авіації, енергетиці, військовій та важкій промисловості. Зокрема, для створення легших і більш довговічних деталей літаків або елементів інфраструктури — трубопроводів чи вітрових установок.
Для бізнесу це означає потенційне зниження вартості виробництва складних металевих деталей і скорочення часу виведення продуктів на ринок. Також це відкриває нові можливості для 3D-друку в промисловості, де раніше обмеження матеріалів стримували масштабування.
Джерело: Instresting Engeneering
