研究發(fā)現(xiàn)超聲波能提升3D打印金屬強(qiáng)度

來源：cnBeta.COM

據(jù)了解，得益于澳大利亞的一項新研究，3D打印金屬部件的質(zhì)量可能很快就會獲得提高。那里的科學(xué)家已經(jīng)確定，超聲波可以通過改變這些材料的微觀結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)其強(qiáng)度。由博士生Carmelo Todaro帶領(lǐng)的RMIT大學(xué)團(tuán)隊近期嘗試了一種被稱為“定向能量沉積(DED)”的現(xiàn)有3D打印技術(shù)。

據(jù)了解，RMIT的研究人員使用了兩種不同的常用合金打印出樣品：Ti-6Al-4V是一種常用于飛機(jī)部件和生物力學(xué)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(yè)領(lǐng)域。

無論使用的是哪種合金，其沉積表面實(shí)際上都是一個聲波探測儀，即一個產(chǎn)生超聲波振動的工具。在當(dāng)金屬凝固過程中，振動會對顯微結(jié)晶作用從而使其形成更為緊密的結(jié)構(gòu)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，跟沒有使用超聲波的相同樣品相比，這些物質(zhì)的抗拉強(qiáng)度和屈服應(yīng)力增加了12%。

Todrao表示：“如果你觀察3D打印合金的微觀結(jié)構(gòu)，你會發(fā)現(xiàn)它們通常是由大型細(xì)長的晶體構(gòu)成。由于其機(jī)械性能較低并且在打印過程中更容易出現(xiàn)裂紋，這使得它們更難被工程應(yīng)用所接受。但是，我們在打印過程中使用超聲波所得到的合金的微觀結(jié)構(gòu)卻有著明顯的不同：合金晶體非常細(xì)小且完全是等軸的，這意味著它們在整個打印金屬部件的各個方向上都是均勻地形成的?！?br />
此外，通過在打印過程中打開和關(guān)閉超聲波發(fā)生器還可以在不同區(qū)域創(chuàng)建具有不同微觀結(jié)構(gòu)的單個項目。這是一種被稱為“功能分級”的質(zhì)量，它在考慮低重量或減少材料使用等因素的對象中非常有用。

研究人員相信，一旦超聲增強(qiáng)3D打印技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，難么它還將可能被用到其它金屬的強(qiáng)度提升中，諸如不銹鋼、鋁合金和鈷合金等。