爆料：美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈦金屬3D打印件或存在致命缺陷

一直以來(lái)，鈦都被認(rèn)為是最合適3D打印的金屬材料之一，所以目前，它的應(yīng)用范圍十分廣泛，比如用于制造各種航空航天部件或醫(yī)療植入物。但現(xiàn)在，這種情況可能要發(fā)生改變了，因?yàn)樽罱▋?nèi)基·梅隆大學(xué)（CMU）的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)3D打印的鈦金屬物體可能存在“相當(dāng)致命的缺陷”。

據(jù)南極熊了解，這種缺陷簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是3D打印的鈦金屬物體有可能因?yàn)閮?nèi)部無(wú)數(shù)的細(xì)小孔隙出現(xiàn)裂縫，而這些孔隙主要是因?yàn)?D打印時(shí)鈦金屬粉末在融化后混入了氣體。

這種糟糕的結(jié)果是CMU借助美國(guó)能源部下屬阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ANL）的高強(qiáng)度同步輻射X射線(xiàn)和微斷層攝影工具，通過(guò)分析由電子束熔融（EBM）和選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)3D打印的鈦金屬件后發(fā)現(xiàn)的。其中使用的鈦金屬是最常見(jiàn)Ti-gAI-4V（含6%的鋁和4%的釩）。

根據(jù)他們的觀察，這些鈦金屬件中的孔隙大小不一，從幾微米到幾百微米不等，但數(shù)量眾多而且分布隨機(jī)，所以在受到一定程度的外力時(shí)就很有可能導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂縫。

另外，CMU的研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了會(huì)影響孔隙率的因素，主要就是3D打印機(jī)的激光束功率、速度和間距。在使用EBM技術(shù)和Ti-gAI-4V進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，盡管他們?cè)诓粩嗟卣{(diào)整了上面這些參數(shù)，但是始終沒(méi)能完全消除打印件內(nèi)部的孔隙。

“激光束功率不足也是出現(xiàn)孔隙的原因，因?yàn)檫@種情況下有些粉末可能會(huì)出現(xiàn)不融。但功率太高也不行，那會(huì)提高造成深孔的風(fēng)險(xiǎn)，也就是電子束留下的空隙?！盋MU材料科學(xué)和工程教授Anthony Rollett表示，“這些孔隙會(huì)明顯降低鈦金屬的抗疲勞能力。空隙越多，影響就越大?！?br />
這對(duì)于當(dāng)前使用鈦金屬的3D打印行業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)沉重打擊，要知道金屬（尤其是鈦）3D打印由于具有很多優(yōu)點(diǎn)（如成型速度快、自由度高、更節(jié)省材料、能降低成本等）已經(jīng)被許多行業(yè)寄予厚望了，而此次的研究卻意味著相關(guān)的技術(shù)和材料（包括鈦甚至其它金屬）可能必須要改變了。

不過(guò)，這也并不意味著世界末日的到來(lái)。因?yàn)镃MU的研究者們發(fā)現(xiàn)，雖然完全消除3D打印鈦金屬件中的孔隙幾乎是不可能的，但在不融粉末與太多粉末之間很可能存在著一個(gè)“甜點(diǎn)”，可以令3D打印鈦金屬的效果達(dá)到最佳。因此，他們現(xiàn)在已經(jīng)將研究轉(zhuǎn)向了鈦金屬處于粉末的初始狀態(tài)了。

目前，研究者們已經(jīng)將相關(guān)的研究論文發(fā)表到了《Journal of Minerals, Metals, and Materials Society》雜志上，標(biāo)題為《通過(guò)同步輻射X射線(xiàn)微斷層掃描評(píng)估加工參數(shù)對(duì)電子束熔融Ti-6Al-4V孔隙率的影響》。如果你感興趣，可以點(diǎn)擊這里進(jìn)入瀏覽。
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延伸閱讀：
《鈦金屬的3D打印產(chǎn)業(yè)化 — 空客在2016的大想法》
《金屬3D打印材料應(yīng)用性能及缺陷概述》

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jhhead 發(fā)表于 2016-5-27 00:04
只能代表老美自己機(jī)器沒(méi)做 ...

呵呵，希望如此XD

莫七熊 發(fā)表于 2016-5-27 00:32
呵呵，希望如此XD

希望是没用的，不管老美老中，直接烧结出来的工件内部多少都是有气孔的，随机分布，国内更不用说了。

Nicky 發(fā)表于 2016-5-27 09:06
希望是没用的，不管老美老&# ...

这个问题国内早解决了。