Аддитивное формирование алмазных изделий методом химического осаждения из газовой фазы Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

АДДИТИВНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ АЛМАЗНЫХ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ

ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

Ерёмин С.А.

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия

serega21 [email protected]

Аддитивное производство развивается активными темпами [1], возможно, в будущем оно сможет полностью заместить традиционные методы производства некоторых изделий. Аддитивный подход позволяет в короткие сроки получить изделие сложной формы из разных материалов. На сегодняшний день в аддитивном производстве используются металлы [2], сплавы на их основе [3], керамику [4] и др. Однако, технологии печати изделий, состоящих из алмаза, на сегодняшний день нет.

В данной работе предложена технология для печати изделий, полностью состоящих из алмаза. Идея заключается в скреплении слоев алмазного порошка за счет алмаза, осаждаемого из газовой фазы на их поверхности. Чередуя процессы нанесения алмазного порошка по контуру изделия и проведение процессов осаждения алмаза из газовой фазы, возможно получение алмазного изделия имеющего сложную форм. Стоит отметить, что процесс химического осаждения из газовой фазы проводится в СВЧ разряде из смеси метана и водорода [5]. Наличие СВЧ разряда поддерживает постоянную концентрацию атомарного водорода, что в свою очередь позволяет вести непрерывный процесс наращивания алмаза, так как атомарный водород предотвращает рост графитовой фазы.

Был проведен ряд исследований по определению влияния концентрации метана, наличия принудительной прокачки газа, а также изменению режима теплоотвода на глубину проникновения роста алмаза из газовой фазы, в насыпку алмазных порошков. Эти исследования позволили определить какое количество слоёв алмазного порошка можно срастить за один процесс осаждения алмаза из газовой фазы.

Алмазные изделия, созданные с использованием данного подхода, могут быть использованы: в горнорудной промышленности в качестве головок буровых вставок, так как в их составе отсутствуют графитизирующая связка [6]; в электронике в качестве пассивного электронного компонента - варистора, так как алмаз обладает самым высоким значением напряжения пробоя [7]; а также в космической технике, в качестве радиационно-стойких корпусов для защиты электронных компонентов от различных типов излучении.

1. Martinsen K. Evolutionary algorithms in additive manufacturing systems: Discussion of future prospects. Procedia CIRP. 2019. 81.671-676.

2. Johnson L., Mahmoudi M., Zhang B. and et.al. Full-length article Assessing printability maps in additive manufacturing of metal alloys Acta Materialia. 2019. 176.199-210.

3. Wang Y., Chen X., Konovalov S. and et al. In-situ wire-feed additive manufacturing of Cu-Al alloy by addition of silicon. Applied Surface Science. 2019. 487.1366-1375

4. Galante R., Figueiredo-Pina C. G., Serro A. P. Additive manufacturing of ceramics for dental applications: A review. Dental Materials. 2019. 35 (6). 825-846.

5. Garcia Poza M.M., Velez M.He., Gomez-Aleixandre J.C. and et al. Characterization of bias enhanced MWCVD diamond thin films. Materials Letters. 1996. 29(1 -3).111-115.

6. Li X.J., He L.L., Li Y.S., Yang Q. Catalytic graphite mechanism during CVD diamond film on iron and cobalt alloys in CH4-H2 atmospheres. Surface and Coatings Technology. 2019. 360.20-28.

7. Liu Y., Ding M., Su J., Li Y., Zhang P., Lu X., Tang W. Dielectric properties of nitrogen-doped polycrystalline diamond films in Ka band. Diamond and Related Materials. 2017. 76. 68- 73.

ОСОБЕННОСТИ ВЫРАЩИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕДНЫХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО

ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

Колчанов Д.С., Дренин А.А., Денежкин А.О.

Московский центр лазерных технологий, Москва, Россия НОЦ ЦАТ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия [email protected], [email protected], [email protected]

Медь и медные сплавы широко используются в промышленности благодаря их высокой теплопроводности и низкому удельному сопротивлению [1-3]. Высокая теплопроводность делает этот материал незаменимым в области теплообмена, в том числе в авиакосмической отрасли. Сложная форма современных теплообменников и высокая стоимость медных материалов диктуют применение аддитивных технологий для решения современных задач [4-5].

Данная работа посвящена исследованию процесса селективного лазерного плавления медного порошка. Из-за низкого поглощения лазерного излучения и высокой теплопроводности очень трудно добиться стабильности процесса СЛП для меди [4, 6-8]. Понимание влияния различных факторов на порообразование,