激光做ldquo;锤rdquo;三维打印新策略革新l打铁r工艺
在古代,人们把在高温下烧红的生铁反复锤打,最终使生铁转化为钢。现在,英国剑桥大学领导的一个小组革新了技术,开发出一种三维(3D)打印金属的新方法,可以在打印过程中将结构变化“编程”到金属合金中,微调它们的性能,而无需使用已延续了数千年的“加热锻打”工艺。该方法可减少相关成本,更有效地利用资源。研究结果发表在30日的《自然通讯》杂志上。
自青铜时代以来,金属部件一直是通过加热和锻打的过程制成的。这种方法用锤子使材料硬化,然后用火软化,使人类能将金属制成所需的形状,同时赋予其柔韧性或强度。加热和锻打之所以如此有效,是因为它改变了材料的内部结构,从而能够控制其性能。
目前3D打印技术的主要缺点之一是无法以相同的方式控制内部结构。此次,团队开发了一种3D打印金属的新策略,可在材料被激光熔化时对内部结构可以进行高度控制。经过控制材料在熔化后凝固的方式,以及在此过程中产生的热量,研究人能对最终材料的性质进行编程。
而当3D打印的金属部件被放置在相比来说较低的温度下时,它会触发微观结构的受控重构,这一策略可以完全控制金属的强度和韧性。
研究人员发现,在3D打印过程中,激光可以被用作微型“锤子”,使金属变硬。然而,用相同的激光第二次熔化金属会使其结构松弛,从而允许在将零件放入炉中时进行结构的重新配置。他们的3D打印钢材经过理论设计和实验验证,其性能可与加热和锻打制成的钢材相媲美。
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