近日，由圣彼得堡大學(xué)（SPbPU）和代爾夫特理工大學(xué)（TU Delft）組成的研究人員正在進(jìn)行一項(xiàng)研究，以改進(jìn)選擇性激光熔融方法。新的研究已經(jīng)發(fā)表了關(guān)于金屬增材制造的創(chuàng)新應(yīng)用。
研究的目的是創(chuàng)造結(jié)合兩種所需性能材料的Inconel 718，以產(chǎn)生先進(jìn)的結(jié)構(gòu)。Inconel在航空航天工業(yè)中有著顯著的應(yīng)用，這是因?yàn)槠渚哂懈邚?qiáng)度和耐熱性。
據(jù)悉，該研究論文已發(fā)表在材料與設(shè)計(jì)雜志上，標(biāo)題為“3D打印的Inconel 718在晶體織構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)的各向異性和機(jī)械性能分析”。
據(jù)了解，Inconel 718是一種鎳-鉻“超級(jí)合金”，并且一直是NASA資助的研究課題。匹茲堡大學(xué)從空間局獲得了50萬(wàn)美元的資金，用于評(píng)估3D打印的Inconel 718的微觀結(jié)構(gòu)。
需要一種新的新技術(shù)
雖然Inconel 718是用于形成強(qiáng)金屬部件的有用材料，但是難以在傳統(tǒng)鑄造或鍛造工藝中控制材料的性能。因此該研究強(qiáng)調(diào)了需要一種新的制造技術(shù)來(lái)使用它。
研究人員指出，目前通過(guò)增材制造產(chǎn)生的部件，盡管表現(xiàn)良好，但顯示強(qiáng)烈的各向異性。異質(zhì)性是指材料的方向依賴性，例如碳纖維是各向異性材料，因?yàn)槠鋸?qiáng)度取決于碳纖維絲線的定向排列。這項(xiàng)研究旨在解決這一問(wèn)題，并創(chuàng)造具有高級(jí)定向微結(jié)構(gòu)的Inconel 718。
因此，已經(jīng)有另一組俄羅斯研究人員對(duì)3D打印碳纖維的可能性進(jìn)行了研究。這項(xiàng)研究能夠?yàn)?D打印碳纖維引入更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
創(chuàng)建等軸結(jié)構(gòu)
增材制造的選擇性激光熔融方法已經(jīng)在制造復(fù)雜部件方面具有很大的應(yīng)用。例如，西門子公司使用選擇性激光熔化技術(shù)為斯洛文尼亞的一座核電站3D打印了一個(gè)葉輪。
研究發(fā)現(xiàn)，在選擇性激光熔融過(guò)程中使用較低的功率源可以使Inconel產(chǎn)生更好的微觀結(jié)構(gòu)。這通過(guò)250W激光器部件和950W激光器部件的SEM圖像進(jìn)行對(duì)比。圖13展示了用較高功率的激光器（950W）產(chǎn)生的部件具有可能影響其強(qiáng)度和性能的許多畸變。
未來(lái)的應(yīng)用
SPbPU“飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)與材料研究”助理教授Vadim Sufiiarov說(shuō)：“該技術(shù)可用于制造在極端條件下工作的產(chǎn)品，例如高壓和高溫。因此，其可以制造用于航空、能源和海洋的燃?xì)廨啓C(jī)元件。”
此外，研究人員還解釋說(shuō)，“我們將繼續(xù)開發(fā)這一工藝，設(shè)計(jì)具有選定的特性的功能梯度，并考慮固化組分的方向各向異性。”
據(jù)悉，該研究報(bào)告由V.A. Popovicha、E.V. Borisovb、A.A. Popovichb、V.Sh. Sufiiarovb、 D.V. Masaylob和L. Alzinac共同撰寫。
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