🔬 Авторы работы в Nature напечатали из титанового сплава Ti-6Al-4V монокристаллы метровой высоты и сантиметрового диаметра, а также решётки с зигзагообразными перемычками. Метод управляет ростом кристалла за счёт чередования тепловых импульсов. Сопротивление ползучести полученного материала оказалось примерно в 10 раз выше прогноза стандартной модели, учитывающей размер зёрен.
Обычные способы выращивания монокристаллов требуют почти неизменных тепловых условий. При 3D-печати температура циклически меняется, что мешает получать крупные монокристаллы и конструкции сложной формы. Авторы использовали управляемый импульсный нагрев: в одном из исследованных режимов ток переключали между 200 и 20 А. Эксперименты и моделирование помогли проверить форму расплавленного участка и условия роста кристалла.
Высокое сопротивление ползучести авторы связывают с сочетанием двух особенностей: отсутствием границ между зёрнами и иерархической структурой из α- и β-фаз, возникшей при печати. Эта структура регулирует количество и подвижность дислокаций, а также развитие пустот в материале. Сравнение с модельным прогнозом относится к массивным образцам Ti-6Al-4V.
Команда также напечатала монокристаллы тугоплавких металлов: вольфрама, молибдена, ниобия и сплава молибдена с ниобием. Это расширяет набор материалов, для которых удалось применить метод.
✅ Метод позволяет получать крупные монокристаллы и сложные решётки, недоступные классическим способам изготовления. Однако допустимые режимы печати зависят от размеров поперечного сечения детали, а изготовление чистого вольфрама без микротрещин остаётся сложной задачей.
