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3D打印材料“家族”又扩员

导读: 英国《自然》杂志20日发表一项材料科学最新突破成果:美国科学家研发出一种3D打印高强度铝合金的新方法。目前绝大多数采用增材制造方式研制的合金会出现周期性裂纹,但新问世的合金不但未出现裂纹痕迹,且强度堪比锻造材料。该方法还可用于其他合金的制造。

英国《自然》杂志20日发表一项材料科学最新突破成果:美国科学家研发出一种3D打印高强度铝合金的新方法。目前绝大多数采用增材制造方式研制的合金会出现周期性裂纹,但新问世的合金不但未出现裂纹痕迹,且强度堪比锻造材料。该方法还可用于其他合金的制造。

3D打印又称基于金属的增材制造,是指逐层添加金属粉末进行制造的技术,这种方法可以提高设计自由度和制造灵活性。但遗憾的是,在目前使用的5500多种合金中,绝大多数无法采用增材制造,只有少数几种合金能可靠地打印出来,因为在制造过程中的凝固动力学会导致所得材料出现周期性裂纹。

此次,美国休斯研究实验室科学家约翰·马丁及其同事,引入了纳米粒子来控制增材制造过程中的凝固,为这个问题提供了一个良好解决方案。他们首先选用了和汽车、航空以及消费应用密切相关的铝合金进行实验 ,随后利用计算机软件,分析了4500多种不同合金和纳米粒子的组合,最终选定表面氢化(处理过)的锆为一种合适的纳米粒子材料。

在实验中,研究人员给两种铝合金——7075(常用的7系铝合金,强度最好)和6061(强度没有7系高,但加工性能极佳)的雾化粉末加上表面氢化锆纳米粒子涂层,再使用选择性激光熔化技术,进行增材制造。结果发现,相较于用无纳米粒子涂层的7075和6061粉末制造的部件,用纳米粒子制造的合金未出现裂纹痕迹,而且强度堪比锻造材料。

研究人员认为,这种新方法既突破了传统制造方式的约束,强度上又毫不逊色,还可应用于其他合金,从而进一步扩展了增材制造材料的“家族”。

来源:科技日报

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