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    耐缺陷的超級合金可以3D打?。阂呀浛梢允褂眉す馐碗娮邮鴣怼按蛴 本哂谐R幹圃鞜o法實現的復雜形狀的工程對象
    2021年04月18日    閱讀量:105733    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

    近年來,已經可以使用激光束和電子束來“打印”具有常規制造無法實現的復雜形狀的工程對象。金屬材料的增材制造(AM)工藝或3D打印涉及在以下條件下產生的亞毫米級“池”中熔化和融合細小的粉末顆粒(每個顆粒的細度比海灘沙粒細10倍左右)。將激光或電子束聚焦在材料上中國建材網cnprofit.com。


    加州大學圣塔芭芭拉分校工程學院材料學教授兼副院長Tresa Pollock表示:“高度聚焦的光束可提供出色的控制能力,從而可以在打印對象的關鍵位置“調節”性能?!安恍业氖?,在能源,太空和核能應用中遇到的極端熱密集和化學腐蝕性環境中使用的許多先進金屬合金與增材制造工藝不兼容?!?/p>


    對于從事先進金屬材料和涂層研究的世界著名科學家波洛克來說,發現新的與AM兼容的材料所面臨的挑戰是不可抗拒的。她說:“這很有趣,因為一套高度相容的合金可以改變具有高經濟價值的金屬材料的生產(即昂貴的材料,因為它們的成分在地殼中相對稀少)。以最小的材料浪費制造幾何復雜的設計。


    耐缺陷的超級合金可以3D打?。阂呀浛梢允褂眉す馐碗娮邮鴣怼按蛴 本哂谐R幹圃鞜o法實現的復雜形狀的工程對象 中國建材網,cnprofit.com


    “在極端環境下起作用的大多數超高強度合金,由于會破裂,因此無法印刷,” ALCOA杰出材料教授波洛克繼續說道?!爱敳牧媳蝗〕霾⒔涍^一些熱處理后,當它們仍處于打印狀態時,它們可能會在液態時破裂,或者在固態時會破裂。這使人們無法使用我們目前在諸如以下應用中使用的合金飛機發動機以印刷新設計,例如可以大大提高性能或能源效率?!?/p>


    現在,在《自然通訊》雜志上的一篇文章中,波洛克與Carpenter Technologies,橡樹嶺國家實驗室,UCSB的科學家Chris Torbet和Gareth Seward以及UCSB的博士合作。Sean Murray,Kira Pusch和Andrew Polonsky的學生描述了一種新型的超級合金,它克服了這一裂紋問題,因此,對于促進AM的使用以生產復雜的一次性組件以用于高應力,高強度的應用具有巨大的希望。性能環境。


    這項研究得到了波洛克在2017年獲得美國國防部300萬美元的范內瓦爾·布什教職獎學金(VBFF)的支持。 


    在本文中,作者描述了一種新型的高強度,抗缺陷,可3D打印的高溫合??金,定義為典型的鎳基合金,可在高達其熔點90%的溫度下保持其材料完整性。大多數合金在其熔化溫度的50%時會破裂。這些新的超級合金包含大約相等份量的鈷(Co)和鎳(Ni),以及更少量的其他元素。這些材料適合通過電子束熔化(EBM)以及更具挑戰性的激光粉末床方法進行無裂紋3D打印,從而使它們廣泛用于進入市場的眾多打印機。


    由于鎳基高溫合金在高溫下具有出色的機械性能,因此它們是結構部件的首選材料,例如飛機發動機熱區中使用的單晶(SX)渦輪葉片和葉片。團隊開發的一種超級合金的變體中,波洛克說:“高比例的鈷使我們能夠設計合金的液態和固態狀態的特征,使其與各種印刷條件兼容?!?/p>


    NSF資助的與國家材料基因組計劃(National Genes Genome Initiative)相結合的項目以前所做的工作促進了新合金的開發,該項目的基本目標是通過開發先進的材料“以兩倍的速度,支持研究以應對社會面臨的巨大挑戰”。一半的成本?!?/p>


    Pollock在該領域的NSF工作是與UCSB的其他材料教授Carlos G. Levi和Anton Van der Ven合作進行的。他們的工作包括開發和集成一套計算和高通量合金設計工具,以探索發現新合金所需的大型多組分組成空間。在討論新論文時,波洛克還承認了工學院的協作研究環境的重要作用,使這項工作成為可能。


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