得益(yì)于澳大利亚的最新研究,3D打印(yìn)金属(shǔ)零件(jiàn)的质量很(hěn)快就(jiù)会得到(dào)提高(gāo)。当地的科学家已(yǐ)经(jīng)确定,超声波的应用通过改变它们的微观结构来提高(gāo)3D打印金属(shǔ)的强(qiáng)度。
在博士学位候选人卡梅洛·托达(dá)罗(luó)的带领下(xià),皇家墨(mò)尔本理工大学的一个团队尝试了一种称为“定向(xiàng)能量沉积(jī)”(DED)的(de)现(xiàn)有3D打印技术。这种技术涉及到使用(yòng)激光熔化金属粉末,使(shǐ)其沉积在表面上,一(yī)次沉积一层。熔融金属随后固化,形成最终(zhōng)产品。
RMIT的研究人员从两种不(bú)同的常用合金中打(dǎ)印出了样品物体:Ti-6Al-4V,这是一种(zhǒng)经常用于飞机零件(jiàn)和生物机械(xiè)植入物的钛(tài)合金;Inconel 625,一种镍基高温合金(jīn),常用于海洋和石(shí)油工业。
在这两(liǎng)种情况下,沉积表面(miàn)实际上都是超声波发生器,能产生超声振动。这些振动施加作为将金属凝(níng)固,基本(běn)上摇动该由它的晶粒的微观晶体,以使(shǐ)它们形成为紧密配(pèi)置。结果,与没有超声(shēng)打印的相同样品相比(bǐ),发现这些(xiē)对象的抗张强度和屈服应力提高(gāo)了12%。
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图片(piàn)来(lái)源:皇家墨尔本理工大学
托达罗说:“3D打印合金的(de)微观结构通常是由细长的大晶体组成。 由于它们的较(jiào)低的机械(xiè)性能(néng)和(hé)增加的在(zài)印(yìn)刷过程中开(kāi)裂的趋势,这可能使它们在工程应用中不被接受。但(dàn)是(shì)我们(men)在印刷过程(chéng)中对(duì)超(chāo)声波施加的合金的(de)微观结构看起来(lái)明显不同:合金晶体(tǐ)非常细小并且完全等轴,表示(shì)它们在整个印(yìn)刷金属零件的各个方(fāng)向上均等地形成(chéng)。”
另(lìng)一(yī)方面,通过在打(dǎ)印过程中打开和关闭超声焊(hàn)极,也可以创建在不同区域具(jù)有不同微观(guān)结构(gòu)的单个项(xiàng)目。这(zhè)是(shì)一种称为(wéi)“功能分级”的(de)质量,在考虑重量轻或减少材料使(shǐ)用等因素(sù)的对象中很有用。
人们认为,一旦超声增强3D打印技术得到进(jìn)一步(bù)发展,它(tā)可(kě)能会另外(wài)用于增强其他金属的强(qiáng)度(dù)-这(zhè)些金属可能包(bāo)括不(bú)锈钢以及铝(lǚ)和钴合金。