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Nature新作:超声波!一种细晶强化新手段



作者:龙8    发布时间:2020-01-26 23:53


  传统3D打印合金的微观结构通常是由细长粗大的柱状晶组成。由于柱状晶的机械性能较差,增大了打印过程出现开裂的趋势,这使得它们在工程应用中受到限制。来自澳大利亚RMIT大学的一项最新研究表明,超声波处理可以改变3D打印金属材料内部微观结构,从而获得比传统3D打印材料更高的强度。相关论文以题为“Grain structure control during metal 3D printing by high-intensity ultrasound”于1月9日发表在Nature Communications。

  研究人员使用两种主要的商业级合金进行试验:一种通常用于飞机零件和生物机械植入物的钛合金,Ti-6Al-4V;另一种通常用于海洋和石油工业的镍基高温合金,Inconel 625。经过超声波处理的3D打印合金,发现其微观结构发生了明显变化:组织变成了细小等轴晶!说明组织在打印过程是各个方向均匀形成的。

  测试结果表明,与常规增材制造的材料相比,超声处理后的3D打印材料强度得到提升,抗拉伸强度和屈服强度提高了12%。

  该团队还发现,在打印过程中简单地开关超声波发生器,就可以获得不同的微观结构和成分的3D打印材料,这种方法非常有利于获得梯度组织材料。

  这项研究成果有望推动金属3D打印用超声波设备的发展。同时,尽管文章中主要是针对钛合金和镍基高温合金,该方法有望在不锈钢、铝合金、钴合金等其他商用金属中得到运用。这项技术如果得以推广,将有利于大规模获得性能优异的3D打印金属结构零件或梯度合金。

超声波发生器




 
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