如何3D打印工業(yè)級(jí)高強(qiáng)度鋁合金？鋯納米顆粒來(lái)幫忙

據(jù)南極熊了解，近日，《自然》發(fā)表的一篇論文3D printing of high-strength aluminium alloys介紹了一種3D打印高強(qiáng)度鋁合金的方法。隨著這一新技術(shù)的研發(fā)，美國(guó)休斯研究實(shí)驗(yàn)室翻開(kāi)了金屬加法制造的新篇章。

3D打印，又稱基于金屬的加法制造，指逐層添加金屬組件，這種方法可以提高設(shè)計(jì)自由度和制造靈活性。但是，目前只有少數(shù)幾種合金能夠可靠地打印出來(lái)。在目前使用的5500多種合金中，絕大多數(shù)都無(wú)法采用加法制造，因?yàn)橹圃爝^(guò)程中的化和凝固動(dòng)力學(xué)會(huì)導(dǎo)致所得材料出現(xiàn)周期性裂紋。

美國(guó)休斯研究實(shí)驗(yàn)室的John Martin及同事引入納米粒子來(lái)控制加法制造過(guò)程中的凝固，為這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)解決方案。他們使用和汽車、航空以及消費(fèi)應(yīng)用密切相關(guān)的鋁合金做了演示 。他們使用計(jì)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(guò)）的鋯為一種合適的納米粒子材料。

之后給兩種鋁合金（7075和6061）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)行加法制造。作者發(fā)現(xiàn)相較于通過(guò)無(wú)納米粒子涂層的7075和6061粉末制造的部件，利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。

來(lái)源：Nature自然科研