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3D打印材料“家族”又擴員

作者:admin    發布時間:2021-02-05 16:04     瀏覽次數 :


北京9月21日英國《自然》雜誌20日發表一項材料科學最新突破成果:美國科學家研發出一種3D打印高強度鋁合金的新方法。目前絕大多數采用增材製造方式研製的合金會出現周期性裂紋,但新問世的合金不但未出現裂紋痕跡,且強度堪比鍛造材料。該方法還可用於其他合金的製造。

3D打印又稱基於金屬的增材製造,是指逐層添加金屬粉末進行製造的技術,這種方法可以提高設計自由度和製造靈活性。但遺憾的是,在目前使用的5500多種合金中,絕大多數無法采用增材製造,隻有少數幾種合金能可靠地打印出來,因為在製造過程中的凝固動力學會導致所得材料出現周期性裂紋。


 

此次,美國休斯研究實驗室科學家約翰·馬丁及其同事,引入了納米粒子來控製增材製造過程中的凝固,為這個問題提供了一個良好解決方案。他們首先選用了和汽車、航空以及消費應用密切相關的鋁合金進行實驗,隨後利用計算機軟件,分析了4500多種不同合金和納米粒子的組合,最終選定表麵氫化(處理過)的鋯為一種合適的納米粒子材料。

在實驗中,研究人員給兩種鋁合金——7075(常用的7係鋁合金,強度最好)和6061(強度沒有7係高,但加工性能極佳)的霧化粉末加上表麵氫化鋯納米粒子塗層,再使用選擇性激光熔化技術,進行增材製造。結果發現,相較於用無納米粒子塗層的7075和6061粉末製造的部件,用納米粒子製造的合金未出現裂紋痕跡,而且強度堪比鍛造材料。

研究人員認為,這種新方法既突破了傳統製造方式的約束,強度上又毫不遜色,還可應用於其他合金,從而進一步擴展了增材製造材料的“家族”。

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