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研究人员开发了一种具有超强韧性的合金,可用于3D打印

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2022-08-11 17:00:43

阿默斯特学院和佐治亚理工学院的研究人员开发了一种独特的金属合金,可以作为3D打印的原材料,而且效果很好。

随着3D打印技术的发展,目前一些行业开始将3D打印的零件应用于最终的产品上,而不仅仅只是作为测试样件。虽然3D打印的零件作为终端零件使用的潜力巨大,且有了快速的增长,但目前还存在一些障碍。最显着的障碍之一是可选的材料比较少,且契合度不高。

当工程师设计零件时,他们会将材料与零件预期承受的条件相匹配。这通常意味着零件有一小部分“理想”材料,但在实践中,金属3D打印并非总是如此。

造成这种情况主要有两个原因:首先,可以用来金属3D打印的材料比较少;其次,金属3D打印机单次打印时只能使用一种材料。事实上,很多金属3D打印机只会一直使用一种材料打印,因为换一次材料的成本很高。

而且,一开始金属3D打印机使用的材料还是冶金材料,随着3D打印的不断发展,才慢慢有了一些专门3D打印工艺开发的材料。此次,两所大学的研究人员就尝试开发适合3D打印的高熵合金。

高熵合金的定义:由4种或4种以上(也有说5种及以上的)的金属融合组成的合金,且每种金属成分等量或大约等量。高熵合金具有很多不同寻常特性的可能性,不过目前在3D打印应用上还是零。

研究人员在LPBF(激光粉末融合)金属3D打印机中尝试合成高熵合金,并发现了一些有趣的结果。

“我们得到一个非常不同的微观结构,原子重排产生了超高强度以及增强的延展性,这是不常见的,因为通常坚固的材料往往很脆。而我们3D打印的部件几乎有了原金属三倍的强度,不仅没有失去韧性,实际上韧性还有所增强。这种发现让我们很兴奋。”研究人员说道。

“如果能3D打印具有高强度和高韧性的零件,对于可以提高机械效率和节能的轻质结构来说非常重要。当然我们还需要做大量的计算和研究,究竟需要多少种金属,怎么组合,打印的条件等,都还需要大量的测试。不过目前来看,我们的方向是对的。”研究人员补充道。

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