研究发现超声波能提升3D打印金属强度

2020年01月10日 09:04 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,得益于澳大利亚的一项新研究,3D打印金属部件的质量可能很快就会获得提高。那里的科学家已经确定,超声波可以通过改变这些材料的微观结构来增强其强度。由博士生Carmelo Todaro带领的RMIT大学团队近期尝试了一种被称为“定向能量沉积(DED)”的现有3D打印技术。

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据了解,RMIT的研究人员使用了两种不同的常用合金打印出样品:Ti-6Al-4V是一种常用于飞机部件和生物力学植入物的钛合金;Inconel 625则是一种镍基高温合金,常用于海洋和石油工业领域。

无论使用的是哪种合金,其沉积表面实际上都是一个声波探测仪,即一个产生超声波振动的工具。在当金属凝固过程中,振动会对显微结晶作用从而使其形成更为紧密的结构。结果发现,跟没有使用超声波的相同样品相比,这些物质的抗拉强度和屈服应力增加了12%。

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Todrao表示:“如果你观察3D打印合金的微观结构,你会发现它们通常是由大型细长的晶体构成。由于其机械性能较低并且在印刷过程中更容易出现裂纹,这使得它们更难被工程应用所接受。但是,我们在印刷过程中使用超声波所得到的合金的微观结构却有着明显的不同:合金晶体非常细小且完全是等轴的,这意味着它们在整个印刷金属部件的各个方向上都是均匀地形成的。”

此外,通过在打印过程中打开和关闭超声波发生器还可以在不同区域创建具有不同微观结构的单个项目。这是一种被称为“功能分级”的质量,它在考虑低重量或减少材料使用等因素的对象中非常有用。

研究人员相信,一旦超声增强3D打印技术得到进一步发展,难么它还将可能被用到其它金属的强度提升中,诸如不锈钢、铝合金和钴合金等。

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