在EBM金屬3D列印中，高熵合金具有什麼潛力？

科技 02-27

金屬3D列印對於當今世界範圍內的許多製造商來說變得非常寶貴，有關工藝和材料的研究也在繼續。據《3D列印商情》了解，新加坡製造技術研究所和南洋理工大學的研究人員正在研究用於電子束熔化（EBM）技術的金屬粉末——通過預合金粉末製造CoCrFeNiMn高熵合金。

大多數關於嚴肅的製造實踐的研究，以及他們對金屬中心3D列印的興趣，都是圍繞著生產強大、複雜的產品的最佳方法而進行的。研究人員在論文中解釋了用重熔法生產的高熵合金零件與目前流行的選擇性激光燒結工藝相比，是否是對傳統鑄造工藝的一種現實的改進。

CoCrFeNiMn被稱為通過用氬氣霧化真空誘導製備的等原子合金粉末。作為單面心立方（FCC）晶體結構，CoCrFeNiMn多年來一直是各種研究的焦點，原因在於：

機械性能強

耐腐蝕性能

耐磨性

卓越的延展性

科學家們指出，雖然像CoCrFeNiMn這樣的HEAS在低溫下表現良好，但熔化、鑄造和機械合金化是「主要的製備方法」，但往往導致氣孔和孔隙度問題。由於以下特點，粉末床熔融增材製造（PBFAM）為製造的HEA提供了潛力：

處理時間短

幾何精度

減少浪費

定製的可能性

EBM依賴於高達1100°C的高能量預熱，降低了對活性部件的應力，並且已知在以前生產HEA部件方面是成功的。除了評估CoCrFeNiMn的微觀結構和機械性能外，研究人員還能夠通過氣體霧化生產該研究，進一步分析粉末流動、粒度、密度、缺陷、可列印性等。為了更好地簡化3D列印，將霧化粉末分成四個不同的類別：≤25μm，25-45μm，45-105μm和105-300μm。這分別允許放電等離子體燒結/注射成型、選擇性激光熔化（SLM）、EBM和激光輔助AM。

流動性是PBFAM的重要特徵之一，可以通過不同的方式確定，但是對於這項研究，通過霍爾流量計漏斗進行了評估並且顯著優異。評估粒度，證明具有良好的可列印性，並且基於阿基米德原理和OM觀察檢查部件的缺陷。此外，顯微硬度評估如下：

「使用Matsuzawa MMT-X3維氏硬度計在1kg下對拋光的試樣檢查顯微硬度15秒。從長方體樣品上切下橫截面為1×3mm^2，標距長度為5mm的狗骨樣品。使用具有10kN測力感測器的Instron 5982萬能拉伸試驗機進行拉伸試驗，室溫下初始應變速率為3.3×10-4s-1。用視頻引伸計記錄應變。檢查三個試樣以獲得屈服強度（YS）、極限拉伸強度（UTS）和斷裂伸長率。

化學成分分析揭示了「球形形態」，只有少數不規則顆粒，所有顆粒整體形成為固化液滴，在霧化的「湍流」中相互碰撞。

「除了衛星之外，通過橫截面觀察揭示了在霧化過程中對應於夾帶氣體的球形孔。與偶爾出現在細粉末中相比，粗粉中以球形孔隙為主。這些夾帶的氣孔不僅會影響真實密度，還會導致AM部件出現缺陷。「

「在篩分過程後獲得相對窄範圍的粉末。 P1，P2，P3和P4的平均粒徑分別為10.3,36.2,63.3和129.8μm。尺寸分布重疊是由不完美的篩分過程引起的，例如球形粉末堵塞網，這可以通過改變篩分過程來改善。