金屬配件的增材制造（又稱3D打?。?，通常是使用激光將要加工的金屬配件通過熔化前驅體金屬粉末逐層加工，當然也可以用電子束或者別的定向能源來加工。總之，根據(jù)規(guī)格參數(shù)打印一個零件所必要的東西除了3D打印設備之外，就只需要根據(jù)你的需要選擇的金屬粉末，是吧？
當然不是！
作為一個對激光技術頗有了解但對增材制造不太了解的人來說，我原本是這樣想的一一3D打印可以用任何金屬的粉末來制造高品質金屬配件。然而，后來事實證明我錯了，我從HRL Laboratories和加州大學圣芭芭拉分校的研究員發(fā)表的論文上得知只有一小部分經(jīng)過篩選的金屬粉末能夠可靠地打印出高強度的零件，可用的金屬粉末包括鑄造級的鋁（AlSi10Mg）、鈦合金（TiA16V4）、鈷鉻（CoCr）、和鎳鉻鐵合金718.1
特定的納米顆粒起到關鍵作用
假如HRL的研究人員沒有任何解決方案的話，他們也不會在技術論文中論述下面這些東西了，他們也確實有方案。事實上他們的方案使極其重要的兩個系列的鋁合金7075和6061的激光（或者其他能源）增材制造方案變得可行，這兩種鋁合金各自多少具有不同的理想物性，兩者都在航天航空、汽車工業(yè)、已經(jīng)其他工業(yè)領域里廣泛使用。HRL的方法同樣可以適用于大范圍的有用的金屬合金。
典型的金屬的增材制造的第一步是材料——合金粉末，合金粉末在薄層上添加并用激光（或者其他熱源）加熱使其熔化，然后固化該層。通常，如果使用不可焊接的高強度鋁合金，例如7075和6061系列，加工出來的部件將遭受嚴重的熱裂紋，使其像薄餅一樣容易斷裂。
而HRL通過在不可焊接的高強度合金粉末里添加經(jīng)過特別挑選的納米顆粒，從而解決了上述問題。添加了功能性納米顆粒的粉末注入3D打印機，把粉末分層然后激光熔化每一層來建立3D物體。在熔化和固化的過程中，納米粒子作為合金微觀結構的成核點，防止熱裂紋的產(chǎn)生并使在制造的部件保持完整的合金強度。
人工智能幫了大忙
為找到正確的納米粒子，HRL的研究員招募了加州的Citrine Informatics的團隊來用其人工智能算法幫助他們在無數(shù)的粒子中搜索哪一顆具有他們需要的物性的粒子。
針對7075和6061系列鋁所需的納米粒子的搜索得出的結果是鋯納米顆粒，對于其他合金，可能對應的是其他不同組合的粒子。
雖然冶金再也不像過去那么簡單，但是沒有什么是人工智能搞不定的。
參考文獻：
1. John H. Martin et al., Nature (2017); doi:10.1038/nature23894
翻譯/Nick
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