超音波能提高 3D 列印合金的強度

2020-01-17
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據外媒報導,得益於澳大利亞的一項新研究,3D 列印金屬部件的品質可能很快就會獲得提高。那裡的科學家已經確定,超音波可以通過改變這些材料的微觀結構來增強其強度。由博士生 Carmelo Todaro 帶領的 RMIT 大學團隊近期嘗試了一種被稱為“定向能量沉積 (DED)” 的現有 3D 列印技術。
近年來,隨著 3D 列印技術的迅速發展,正快速改變著我們傳統的生產方式和生活方式。作為新興製造技術的典型代表,早期應用在航空航太領域的金屬 3D 列印技術更多的轉向了工業、汽車、醫療、模具、教育以及珠寶等市場。


圖片來源: http://www.3dsciencevalley.com/?p=18049

據瞭解,RMIT 的研究人員使用了兩種不同的常用合金列印出樣品:Ti-6Al-4V 是一種常用於飛機部件和生物力學植入物的鈦合金;Inconel 625 則是一種鎳基高溫合金,常用于海洋和石油工業領域。
無論使用的是哪種合金,其沉積表面實際上都是一個聲波探測儀,即一個產生超音波振動的工具。在當金屬凝固過程中,振動會對顯微結晶作用從而使其形成更為緊密的結構。結果發現,跟沒有使用超音波的相同樣品相比,這些物質的抗拉強度和屈服應力增加了12%。



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Todrao 表示:“如果你觀察 3D 列印合金的微觀結構,你會發現它們通常是由大型細長的晶體構成。由於其機械性能較低並且在印刷過程中更容易出現裂紋,這使得它們更難被工程應用所接受。但是,我們在印刷過程中使用超音波所得到的合金的微觀結構卻有著明顯的不同:合金晶體非常細小且完全是等軸的,這意味著它們在整個印刷金屬部件的各個方向上都是均勻地形成的。”
此外,通過在列印過程中打開和關閉超音波發生器還可以在不同區域創建具有不同微觀結構的單個項目。這是一種被稱為“功能分級”的品質,它在考慮低重量或減少材料使用等因素的物件中非常有用。

文章來源 : http://www.3dsciencevalley.com/?p=18049
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