得(dé)益于澳(ào)大利亚(yà)的(de)最(zuì)新研(yán)究,3D打印金属(shǔ)零件的质量(liàng)很快就(jiù)会(huì)得到(dào)提高。当(dāng)地的科学家(jiā)已经确定,超声波的应用通过(guò)改变它(tā)们的微观结构来提(tí)高3D打印金属的(de)强度。
在博士学位候选人卡梅洛·托达罗的带领(lǐng)下,皇(huáng)家(jiā)墨(mò)尔本理工(gōng)大学的一个团队尝试(shì)了一(yī)种称为“定(dìng)向能量沉积”(DED)的(de)现有3D打印技术。这种技术涉(shè)及到(dào)使用激光熔化金属粉(fěn)末,使其(qí)沉积(jī)在表面上,一次(cì)沉积一层。熔融金属随后固化(huà),形成(chéng)最终产品。
RMIT的研究人员从两种不同(tóng)的常用(yòng)合金中打印出了样品(pǐn)物体:Ti-6Al-4V,这是一种(zhǒng)经常用于飞机(jī)零件(jiàn)和生物机械植(zhí)入物的钛合金;Inconel 625,一(yī)种镍基高温合金,常用于海洋和石油工业(yè)。
在这两种(zhǒng)情况下,沉(chén)积表(biǎo)面实际上都是(shì)超(chāo)声波发生(shēng)器,能产(chǎn)生(shēng)超声振动(dòng)。这些振动施(shī)加作为将金属(shǔ)凝固,基(jī)本上摇动该由它的晶粒的微观晶体,以使它们形成为(wéi)紧密配置。结果,与没有超(chāo)声打印的相(xiàng)同样品相比,发现这些对象的抗(kàng)张(zhāng)强度(dù)和屈服应力(lì)提高了12%。
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图片来源:皇家墨尔本理(lǐ)工(gōng)大学
托(tuō)达罗说(shuō):“3D打印合(hé)金的微观结构通常是(shì)由细长的大(dà)晶体组成。 由于它们的较低(dī)的机械性(xìng)能(néng)和(hé)增(zēng)加(jiā)的在印刷过程(chéng)中开裂的趋势,这可能使它(tā)们在工程应用(yòng)中不被接受。但是我们在印刷过程中对超声波(bō)施加的合金的微观结构看起来明(míng)显不(bú)同:合(hé)金晶体非常细小并且(qiě)完全等(děng)轴,表示它们在整(zhěng)个印刷金属零件的各个方向上均等(děng)地形成。”
另一方面,通过在打印过程中打开(kāi)和关闭超声焊(hàn)极,也可以创建在不(bú)同(tóng)区域具有不同(tóng)微观结构的单(dān)个项目。这(zhè)是一(yī)种称为“功能分级”的质量,在考虑重量轻或减少材料(liào)使(shǐ)用等(děng)因素的对象中很有用。
人们认为,一旦超声增强3D打印技术得到进(jìn)一步发展,它可能会另外(wài)用于(yú)增强(qiáng)其他(tā)金(jīn)属的强(qiáng)度-这些金属可能包(bāo)括不锈钢(gāng)以及铝和钴合(hé)金。