3D打印正在獲得工業制造業越來越多的重視，但即便是很多看好3D打印技術的制造業人士，對3D打印所能實現的產品形狀感到樂觀，但對3D打印所能實現的力學性能感到疑慮。
不銹鋼是近一百五十年前發明的，今天仍然廣受歡迎。它是通過將鋼鐵本身與鐵和碳(有時是其他金屬如鎳)的組合進行熔煉制成的，并添加了鉻和鉬元素，防止生銹和腐蝕。鉻促進了鋼的鈍化并使鋼保持穩定鈍態的結果。隨著鉬含量的增加，鋼的高溫強度提高，比如持久，蠕變等性能均獲較大改善。
金屬加工是理解冶金領域的一門深奧學問，復雜的一系列冷卻，再加上熱處理和軋制等步驟使材料具有緊密堆積的合金晶粒結構，并且顆粒之間具有薄邊界的微觀結構。當金屬彎曲或受到應力時，就容易產生裂縫，但是強大的邊界作用可以阻止這些裂縫的發生，使得材料更加堅固，同時仍然具有足夠的靈活性以形成所需的形狀。
3D打印研究人員長期以來一直試圖制造更堅固的金屬零件。通過粉末床選擇性金屬熔化技術，計算機控制的大功率激光束在金屬表面上前后移動。激光熔化的顆粒撞擊并融合在一起，然后粉末床下降進行另一層金屬粉末的加工。新熔化的材料結合到下面的層，通過重復這種逐層熔化的方式，工程師們可以構建復雜的形狀，例如火箭及航空發動機。
問題是在顯微鏡下，這些不銹鋼零件通常是高度多孔的，并且容易斷裂。
最終，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)聯合喬治亞理工大學和美國俄勒岡州立大學的阿姆斯國家實驗室的科學家們通過改變加工參數和過程控制來提高零件的力學性能。通過控制激光能量以及采取快速冷卻的過程，科研人員獲得了更加致密的零件加工結果。
科研人員在316L不銹鋼的3D打印領域取得了“突破”，這是一種常見的“海洋級” 不銹鋼具有低碳組成。在石油管道、發動機零件和廚房設備等場合被廣泛使用，通常具有低腐蝕性和高延展性。令人興奮的是，測試表明堅固耐磨的3D打印316L不銹鋼可以提供比其他形式的鋼更高水平的強度和延展性，使其有助于化學設備、醫療植入物、發動機零件以及需要其設備優異物理性能的各種其他應用。
現在，研究人員不僅僅將這種過程控制工藝應用到不銹鋼的加工中，還擴展到其他金屬材料的加工中。3D科學谷了解到他們可以使得3D打印機在不同的尺度上構建小型的墻壁單元結構，這些結構可以防止裂縫和其他常見問題的發生。 測試顯示，在某些條件下，這些3D打印的不銹鋼零件的強度是傳統制備工藝所實現的強度的三倍，這一發現還發表在Nature Materials*上。
賓夕法尼亞州的內基梅隆大學的機械工程師Rahul Panat表示，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的發現是非常令人興奮的事情。另外，Panat和他的同事們正在通過市面上購買的3D打印機來通過這種方法制造更強的金屬。
這種高強度不銹鋼的獲得可以使得3D打印技術不僅可用于航空航天行業制造飛機燃料箱，還可以用于核電廠用來制造高強度壓力管。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
