По данным Всемирной организации интеллектуальной собственности, Россия — один из мировых лидеров по числу патентов в области 3D-печати. Но если для «домашнего использования» достаточно пластиковых сплавов или близких по структуре и свойствам «расходников», промышленности нужны более износостойкие материалы. Такие, например, как сплав на основе ниобия.
Патент недели: как напечатать двигатель на принтере?

При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.

Патент: RU 2614230

Патентообладатель: Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей»

Авторы: Татьяна Бобкова; Юлия Линова; Валерия Грибанова; ЕкатеринаСвятышева; НикитаНовоскольцев; Борис Фармаковский

Промышленные изделия всегда эксплуатируются в более жестких условиях, чем продукция, предназначенная для домашних хозяйств. Поэтому требования к характеристикам изделий на несколько порядков выше. В частности, им необходимо сохранять высокую прочность при повышенных температурах. Сплав на основе ниобия — прекрасный исходный материал для подобных изделий, но у известных применяемых комбинаций есть недостатки, снижающие их универсальность: низкая микротвердость, повышенная хладноломкость, относительно узкий интервал рабочих температур в положительной области, а также невозможность использования в интервале отрицательных температур, в связи с повышенной хрупкостью.

Решение проблемы авторы изобретения нашли в дополнительных компонентах. В сплав, содержащий ниобий, цирконий, лантан, добавляют такие металлы как ванадий, индий, церий, иттрий и карбид вольфрама. Удельный «вес» некоторых компонентов составляет доли процента, но их содержание необходимо, чтобы можно было изменить свойства материала, добиться сочетания высокой пластичности с регулируемой микротвердостью для получения наплавочных элементов конструкций, изготовления 3d-дeтaлeй сложной формы, проведения ремонтно-восстановительных работ изделий точного, прецизионного машиностроения. К этому направлению принято относить группу таких наукоемких инновационных отраслей отраслей, так электронная и радиопромышленность, производство точных машин, станков, приборов и инструмента, робототехнике, ракетно-космической технике. Из сплава, например, уже печатали детали двигателя внутреннего сгорания, что подтвердило возможность его применения в энергетических системах; деталях оборудования ТЭК, сельскохозяйственном машиностроении, медицине, изделиях военной и специальной техники. Еще одна возможность использования полученного сплава — порошки для нанесения защитных термобарьерных покрытий.

Сплав, разработанный российскими учёными, позволяет добиться повышенной в 2−3 раза микротвердости (10−12 ГПа), а также увеличить интервал температур эксплуатации -196°С до 1600 °C.