Вплив вмісту зв’язуючого на фізико-механічні властивості композитних матеріалів типу порошок металу – воскоподібна речовина

Анотація

Наукові основи зі створення робочих матеріалів із воскоподібних високонаповнених композитів для 3D-друку методом FDM ще не достатньо розвинуті. Необхідність розробки таких композитів пов’язана з тим, що високонаповнені воскоподібні композити, з одного боку, мають низькі температури 3D-друку, а, з іншого, воскоподібна речовина має низьку зольність та повністю видаляється під час відпалу та подальшо-го спікання залишкового каркасу з наповнювачем. Досліджено вплив вмісту зв’язуючого на фізико-механічні властивості композитних матеріалів типу порошок металу - воскоподібна речовина у співвідношенні ме-талу до воскоподібної речовини 50/50, 60/40, 70/30, 80/20 % (за об’ємом), а також формозміну композит-них зразків під час їх нагрівання за температури від 61 до 230 ºС. В якості порошку металу використовували карбонільний нікель та карбонільне залізо, а в якості зв’язуючого - бджолиний віск та парафін. Встановлено, що розвинена поверхня частинок значно впливає на залежності густини, мікротвердості та міцності під час стискання композитів від вмісту зв’язуючого. Так, фактична густина композитних зразків після пре-сування менша від розрахованої за формулою адитивності при вмісті зв’язуючого до 40 % (за об’ємом), і тільки при збільшенні вмісту зв’язуючого до 50 % (за об’ємом) фактична густина наближається до розра-хованої адитивної; розвинена поверхня частинок нікелю в декілька разів збільшує міцність композиту порів-няно із залізом при одному і тому ж вмісті зв’язуючого. При цьому залежності мікротвердості значно відрі-зняються: на зразках NG-віск вона має тенденцію до зменшення зі збільшенням вмісту воску, а на зразках Fe-парафін – до збільшення, що обумовлено впливом таких явищ, як адгезія та когезія, механічне зчеплення. Рі-вень міцності композитних зразків з вмістом зв’язуючого 40-50 % (за об’ємом) є достатнім, щоб вони не руйнувалися не тільки в друкуючій головці 3D-принтера, а й під час видалення зв’язуючого при нагріванні. Отримані експериментальні дані можуть бути поширені на інші подібні системи при створені робочих матеріалів для 3D-друку методом FDM на основі порошків карбонільного нікелю та заліза.