英國《自然》雜志20日發(fā)表一項材料科學(xué)最新突破成果：美國科學(xué)家研發(fā)出一種3D打印高強(qiáng)度鋁合金的新方法。目前絕大多數(shù)采用增材制造方式研制的合金會出現(xiàn)周期性裂紋，但新問世的合金不但未出現(xiàn)裂紋痕跡，且強(qiáng)度堪比鍛造材料。該方法還可用于其他合金的制造。
3D打印又稱基于金屬的增材制造，是指逐層添加金屬粉末進(jìn)行制造的技術(shù)，這種方法可以提高設(shè)計自由度和制造靈活性。但遺憾的是，在目前使用的5500多種合金中，絕大多數(shù)無法采用增材制造，只有少數(shù)幾種合金能可靠地打印出來，因為在制造過程中的凝固動力學(xué)會導(dǎo)致所得材料出現(xiàn)周期性裂紋。
此次，美國休斯研究實驗室科學(xué)家約翰·馬丁及其同事，引入了納米粒子來控制增材制造過程中的凝固，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(yīng)用密切相關(guān)的鋁合金進(jìn)行實驗 ，隨后利用計算機(jī)軟件，分析了4500多種不同合金和納米粒子的組合，最終選定表面氫化（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系鋁合金，強(qiáng)度最好）和6061（強(qiáng)度沒有7系高，但加工性能極佳）的霧化粉末加上表面氫化鋯納米粒子涂層，再使用選擇性激光熔化技術(shù)，進(jìn)行增材制造。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于用無納米粒子涂層的7075和6061粉末制造的部件，用納米粒子制造的合金未出現(xiàn)裂紋痕跡，而且強(qiáng)度堪比鍛造材料。研究人員認(rèn)為，這種新方法既突破了傳統(tǒng)制造方式的約束，強(qiáng)度上又毫不遜色，還可應(yīng)用于其他合金，從而進(jìn)一步擴(kuò)展了增材制造材料的“家族”。
3D打印又稱基于金屬的增材制造，是指逐層添加金屬粉末進(jìn)行制造的技術(shù)，這種方法可以提高設(shè)計自由度和制造靈活性。但遺憾的是，在目前使用的5500多種合金中，絕大多數(shù)無法采用增材制造，只有少數(shù)幾種合金能可靠地打印出來，因為在制造過程中的凝固動力學(xué)會導(dǎo)致所得材料出現(xiàn)周期性裂紋。
此次，美國休斯研究實驗室科學(xué)家約翰·馬丁及其同事，引入了納米粒子來控制增材制造過程中的凝固，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(yīng)用密切相關(guān)的鋁合金進(jìn)行實驗 ，隨后利用計算機(jī)軟件，分析了4500多種不同合金和納米粒子的組合，最終選定表面氫化（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系鋁合金，強(qiáng)度最好）和6061（強(qiáng)度沒有7系高，但加工性能極佳）的霧化粉末加上表面氫化鋯納米粒子涂層，再使用選擇性激光熔化技術(shù)，進(jìn)行增材制造。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于用無納米粒子涂層的7075和6061粉末制造的部件，用納米粒子制造的合金未出現(xiàn)裂紋痕跡，而且強(qiáng)度堪比鍛造材料。研究人員認(rèn)為，這種新方法既突破了傳統(tǒng)制造方式的約束，強(qiáng)度上又毫不遜色，還可應(yīng)用于其他合金，從而進(jìn)一步擴(kuò)展了增材制造材料的“家族”。
