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金屬3D打印重大突破

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增材製造是指基於離散-堆積原理,由零件三維數據驅動直接製造零件的科學技術體係。基於不同的分類原則和理解方式,增材製造技術還有快速原型、快速成形、快速製造、3D打印等多種稱謂。 

 

目前,應用於金屬3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼、鐵粉、鋁粉和鋁合金等少數幾種,此外還有用於打印首飾用的金、銀等貴金屬材料。其中,鋁合金應用在3D打印中優勢在於其熔點低、密度低、可強化,並且可塑性好,易加工。但是,這種材料的缺陷在於,其化學活性高,導致加工安全性低;強度低,機械性能不佳。  


最近,美國HRL實驗室取得了突破進展,研究人員們開發了一種3D打印高強度鋁合金的技術。  

HunterMartin和BrennanYahata是該研究團隊的共同領導人,他們都是HRL實驗室的工程師、加州大學的博士。HunterMartin表示,“国富二代app下载安装产利用21世紀的機器,基於70年前的成核理論,解決了100年來未能解決的問題。”相關論文9月21日發表在《自然》期刊上。  


增材製造金屬通常是利用合金粉末作為原料,經過激光或者其他直接加熱光源加熱,使其熔化然後凝固成薄層,逐層打印。一般而言,如果是高強度不可焊接的鋁合金,比如Al7075或者AL6061,“打印”得到的產品會出現嚴重的熱裂紋,這些裂紋可能使金屬像薄餅幹一樣可能被扯斷。  


HRL實驗室利用納米顆粒功能化方法解決了這個問題,即利用特定的納米顆粒修飾高強度不可焊接的合金粉末。經修飾的粉末裝入3D打印機,它可以將粉末分層,然後通過激光熔化每一層,最終製造出三維物體。在熔化和固化的過程中,納米顆粒的角色就是合金微觀結構的成核位置,從而預防熱裂紋的出現並完整地保留合金強度。  


增材製造過程中的熔化和固化類似於焊接,所以HRL實驗室的納米顆粒功能化可用於將不可焊接的合金變成可焊接的。另外,該項技術可規模化生產,並且采用低成本材料,即傳統的合金粉末和納米顆粒。其中,納米顆粒均勻分布在粉末顆粒的表麵。  


該技術開啟了工程用高強度合金增材製造的大門,並且製備出的合金非常適用於航空器和汽車零部件。  

此外,該技術也適用於其他的合金體係,比如高強度鋼和鎳基超合金(目前用增材製造技術很難處理)。憑借這個令人興奮的新技術,美國HRL實驗室也站在了金屬增材製造(用於研究、工業和防護等)的前列。

來源:DeepTech深科技

 


  


更新日期:2020-03-25