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科技工作者之家 2020-01-18
来源:材料科学与工程
传统3D打印合金的微观结构通常是由细长粗大的柱状晶组成。由于柱状晶的机械性能较差,增大了打印过程出现开裂的趋势,这使得它们在工程应用中受到限制。来自澳大利亚RMIT大学的一项最新研究表明,超声波处理可以改变3D打印金属材料内部微观结构,从而获得比传统3D打印材料更高的强度。相关论文以题为“Grain structure control during metal 3D printing by high-intensity ultrasound”于1月9日发表在Nature Communications。
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13874-z
3D打印过程的超声处理示意图
研究人员使用两种主要的商业级合金进行试验:一种通常用于飞机零件和生物机械植入物的钛合金,Ti-6Al-4V;另一种通常用于海洋和石油工业的镍基高温合金,Inconel 625。经过超声波处理的3D打印合金,发现其微观结构发生了明显变化:组织变成了细小等轴晶!说明组织在打印过程是各个方向均匀形成的。
超声波处理前后的显微组织对比
测试结果表明,与常规增材制造的材料相比,超声处理后的3D打印材料强度得到提升,抗拉伸强度和屈服强度提高了12%。
3D打印Ti-6Al-4V合金的力学性能
该团队还发现,在打印过程中简单地开关超声波发生器,就可以获得不同的微观结构和成分的3D打印材料,这种方法非常有利于获得梯度组织材料。
通过打印过程中开关超声波,可以实现晶粒结构的改变
这项研究成果有望推动金属3D打印用超声波设备的发展。同时,尽管文章中主要是针对钛合金和镍基高温合金,该方法有望在不锈钢、铝合金、钴合金等其他商用金属中得到运用。这项技术如果得以推广,将有利于大规模获得性能优异的3D打印金属结构零件或梯度合金。
来源:mse_material 材料科学与工程
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDk3ODEwNQ==&mid=2698823903&idx=2&sn=05dfad0d507d46ebc855cd8ba71d9c5a&chksm=baf698098d81111f1973148bcf3cc9f0150d482ac9f5a17c9bedf7852487e615b918d1b3d416#rd
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