如何3D列印工業級高強度鋁合金？鋯納米顆粒來幫忙

本周《自然》發表的一篇論文3D printing of high-strength aluminium alloys介紹了一種3D列印高強度鋁合金的方法。

隨著這一新技術的研發，美國休斯研究實驗室翻開了金屬加法製造的新篇章。

M. Durant

3D列印，又稱基於金屬的加法製造，指逐層添加金屬組件，這種方法可以提高設計自由度和製造靈活性。但是，目前只有少數幾種合金能夠可靠地列印出來。在目前使用的5500多種合金中，絕大多數都無法採用加法製造，因為製造過程中的化和凝固動力學會導致所得材料出現周期性裂紋。

在沒有添加工藝處理的合金（左）會出現裂紋，而添加了鋯納米顆粒後，合金（右）的性能增強了。

Martin et al.

美國休斯研究實驗室的John Martin及同事引入納米粒子來控制加法製造過程中的凝固，為這個問題提供了一個解決方案。他們使用和汽車、航空以及消費應用密切相關的鋁合金做了演示 。他們使用計算機軟體分析了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）的鋯為一種合適的納米粒子材料。

之後給兩種鋁合金（7075和6061）的霧化粉末加上表面氫化鋯納米粒子塗層，再使用選擇性激光熔化技術進行加法製造。作者發現相較於通過無納米粒子塗層的7075和6061粉末製造的部件，利用納米粒子製造的合金未出現裂紋痕迹，而且強度堪比鍛造材料。

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HRL Laboratories, LLC

作者認為這種方法可應用於其它合金，而且可以擴展用於加法製造材料新家族。

Nature|doi:10.1038/nature23894

來源： Nature自然科研

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